FI122647B - Digitaaliröntgenanturijärjestely ja digitaalinen röntgenkuvantamismenetelmä - Google Patents

Digitaaliröntgenanturijärjestely ja digitaalinen röntgenkuvantamismenetelmä Download PDF

Info

Publication number
FI122647B
FI122647B FI20090237A FI20090237A FI122647B FI 122647 B FI122647 B FI 122647B FI 20090237 A FI20090237 A FI 20090237A FI 20090237 A FI20090237 A FI 20090237A FI 122647 B FI122647 B FI 122647B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
counters
pulses
counter
imaging
arrangement
Prior art date
Application number
FI20090237A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20090237A0 (fi
FI20090237A (fi
Inventor
Kustaa Nyholm
Original Assignee
Planmeca Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Planmeca Oy filed Critical Planmeca Oy
Priority to FI20090237A priority Critical patent/FI122647B/fi
Publication of FI20090237A0 publication Critical patent/FI20090237A0/fi
Priority to PCT/FI2010/050470 priority patent/WO2010142848A1/en
Priority to US13/377,033 priority patent/US8712010B2/en
Priority to EP10785796.3A priority patent/EP2441091A4/en
Publication of FI20090237A publication Critical patent/FI20090237A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI122647B publication Critical patent/FI122647B/fi

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/17Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G01T1/171Compensation of dead-time counting losses
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/02Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
    • G01N23/04Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/15Instruments in which pulses generated by a radiation detector are integrated, e.g. by a diode pump circuit
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/24Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • G01T1/247Detector read-out circuitry
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/698Control of cameras or camera modules for achieving an enlarged field of view, e.g. panoramic image capture
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00Details of television systems
    • H04N5/30Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32Transforming X-rays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14643Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14658X-ray, gamma-ray or corpuscular radiation imagers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/30Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from X-rays

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)

Description

DIGITAALIRÖNRGENANTURIJÄRJESTELY JA DIGITAALINEN RÖNTGEN-KUVANTAMISMENETELMÄ
KEKSINNÖN ALA
Keksintö liittyy röntgensäteilyllä toteutettavaan digitaaliseen kuvantamiseen ja tällaisessa kuvantamisessa käytettävään digitaalianturijärjestelyyn, jonka toiminta perustuu signaalipulsseja laskeviin laskureihin.
KEKSINNÖN TAUSTA
Röntgenkuvantamismenetelmiä voidaan jakaa eri alalajeihin monin erilaisin perustein. Esimerkiksi kokokenttäkuvauksella tarkoitetaan yleisesti kuvantamista, jossa kohde läpivalaistaan kohteen kokoisella sädekeilalla yhdellä stationäärisel-lä valotuksella ja kuvainformaatio ilmaistaan vastaavasti kuvautuvaksi halutun kohteen kokoisella, tai käytännössä usein jonkin verran sitä suuremmalla kuvainformaation vastaanottimella. Digitaalisessa kuvantamisessa joudutaan tällöin käyttämään vastaavan kokoista anturia kuin perinteistä filmiä käytettäessä käytettäisiin. Laajan kuvanmuodostumis-pinnan omaavat anturit ovat kuitenkin kalliita, minkä johdosta kuvantamissovellutuksesta riippuen onkin tällöin joskus perustellumpaa käyttää kapeaa anturia ja esimerkiksi kuvausmenetelmää, jossa kuvannettavan kohteen yli pyyhkäistään kapealla sädekeilalla ja anturia liikutetaan kohteen toisella puolella synkronisesti sädekeilan pyyhkäisyliikkeen cr> o kanssa.
o c\i i
CD
9 Yleisesti ottaen röntgenkuvantamisen yhteydessä on tunnettua ^ käyttää perusrakenteeltaan pienistä kuva-alkioista eli pik- c seleistä muodostettuja säteilylle herkkiä puolijohdeanturi-
CL
pintoja, joissa kuva- alkioiden alueelle absorboituva sätei-oj ly ensin konvertoidaan näkyvän valon aallonpituusalueelle ja
O
§ edelleen sähköisiksi signaaleiksi. Tänä päivänä tunnetaan o myös röntgensäteilyn suoraan ilmaisuun perustuvia antureita, joissa röntgenkvantit absorboituessaan anturilla olevaan väliaineeseen muuttuvat suoraan elektroni-aukko -pareiksi, 2 siis sähköisesti ilmaistavissa oleviksi varauksiksi. Näitä väliaineita ovat esimerkiksi esijännitetyt (fotosähköiset) Ge, Si, Se, GaAs, HgI, CdTe, CdZnTe tai Pbl puolijohdemateriaalit. Tällaiset anturielementit voidaan jakaa pikseleiksi esimerkiksi järjestämällä niiden yli sopivalla tavalla sähkökenttä siten, että syntyvät elektroni-aukko -parit saadaan kerätyiksi lateraalista kulkeutumista välttäen kukin oman pikselinsä alueelle. Tällaisella teknologialla on mahdollista saavuttaa erittäin korkea kvantti-hyötysuhde (dqe) resoluutiosta kuitenkaan tinkimättä.
Digitaalisen kuvantamisen yhteydessä ei ole mitenkään harvinaista, että johonkin tiettyyn tai tiettyihin kuvantamisso-vellutuksiin soveltuva anturiteknologia ei luontevasti tai lainkaan sovellu johonkin toisen tyyppiseen kuvantamiseen. Esimerkiksi jokin kokokenttä-/läpivalaisukuvien ottamiseen tarkoitettu anturiteknologia ei välttämättä sovellu tomogra-fiakuvantamiseen, jossa kohteesta halutaan kuvautuvaksi jokin leikekerros, ja päinvastoin. Myös kerroskuvantamistek-niikoiden välillä on sellaisia eroja, että yhdessä tekniikassa käytettäväksi soveltuva anturiteknologia ei välttämättä sovellu käytettäväksi jossakin toisessa. Yksi perusero kuvantamismenetelmien välillä liittyy informaation uloslu-kuun anturilta: joissakin tapauksissa kuvainformaatiota on kyettävä lukemaan ulos anturilta kuvantamisen aikana kun taas joissakin se luetaan vasta valotuksen jälkeen.
Oi o cm Ns. Frame Transfer (FT) teknologiassa siirretään valotuksen g aikana toistuvasti koko pikselimatriisin kuvainformaatio i T- "suojaan" varsinaista informaation uloslukua varten, siis x pois kuvainformaation vastaanottoalueelta. FT anturi voi cc perustua esimerkiksi ns. CCD tai CMOS anturi teknologiaan ja fc olla rakennettu monellakin eri tavalla. Yksi tyypillinen
CM
g ratkaisu on jakaa CCD elementti kahteen osaan siten, että o ensimmäistä käytetään kuvainformaation ilmaisemiseen toisen ollessa sijoitettuna suojaan säteilyltä. Tällöin valotuksen aikana informaatiota siirretään aikajaksottaisesti anturin 3 ensimmäiseltä osalta toiselle uloslukua varten, samalla kun informaation integrointi kuitenkin jatkuu anturin säteilyltä suojaamattomalla osalla. Tästä kuitenkin aiheutuu se tyypillinen FT kuvantamiseen liittyvä ongelma, että kuvainformaa-tion siirron aikainen pikseleihin integroituva informaatio sumuttaa talteen siirrettävänä olevaa (osa)kuvaa ei-toivotulla tavalla. Monet FT-kuvantamista varten suunnitellut anturiratkaisut myös soveltuvat huonosti tai eivät lainkaan käytettäväksi useammassa kuin yhden tyyppisessä kuvantamisessa.
Edellä keskusteltu kuvan ei-toivottu sumuttuminen voisi periaatteessa olla mahdollista välttää keskeyttämällä aina hetkellisesti joko kohteen säteilytys tai informaation integrointi kuvainformaation siirron ajaksi. Säteilytyksen keskeytys aina informaation siirron ajaksi on kuitenkin monissa sovellutuksissa epärealistinen ja vaikeasti toteutettavissa oleva vaihtoehto. Toisaalta integroinnin keskeytyksellä puolestaan menetettäisiin se osa kuvannettavaa kohdetta kuvaavasta informaatiosta, jota integroinnin aikainen kohteen säteilytys tuottaa. Tämä olisi luonnollisesti varsin epätyydyttävä ratkaisu esimerkiksi ihmisten röntgen-kuvantamisen yhteydessä, jolloin kaikki kuvannettavan kohteen turha säteilytys on epätoivottavaa tai jopa viranomaismääräysten kieltämää. Toisaalta riippuen käytetystä anturi-teknologiasta, ei integroinnin keskeyttäminen informaation σ> ulosluvun ajaksi välttämättä olisi teknisesti edes mahdol- o ^ lista. Edelleen, jos kuvausmenetelmään vielä liittyy jokin g kohteen ja kuvantamisvälineiden keskinäinen suhteellinen liike, on tilanne vieläkin ongelmallisempi, kun tällöin pitäisi periaatteessa myös kyseinen liike pysäyttää säteily-
CC
tyksen tai integroinnin keskeyttämisen ajaksi.
h-· co c\j o Patenttijulkaisussa US 6,847,040 esitetään anturiratkaisu, o joka mm. mahdollistaa sekä kokokenttäkuvantamisen että TDI-
CVJ
tekniikalla toteutettavan pyyhkäisykuvantamisen käyttäen teknologiaa, jossa kuvannettavan kohteen läpäisemien rönt- 4 genkvanttien tuottamaa kuvainformaatio ilmaistaan laskemalla absorboituneiden röntgenkvanttien lukumäärä. Julkaisussa kuvatussa anturissa pikseliarvoja siirretään lataamalla laskureita edellisen sarakkeen laskureista ja informaatio luetaan ulos viimeisestä sarakkeesta anturin reunaan järjestetyn siirtorekisterin kautta. Julkaisussa kuvattu anturi-teknologia onkin erityisesti suunniteltu mahdollistamaan ns. TDI-tekniikalla tapahtuva kuvantaminen, jossa pikseliarvoja on kyettävä siirtämään ja kuvainformaation integrointia jatkamaan pikselisarakkeittain sädekeilan etenemisnopeuden kohteessa funktiona. Kyseinen tekniikka ei kuitenkaan ole optimaalinen esimerkiksi sellaiseen kuvantamiseen, jossa laskureihin tietyllä ajanhetkellä integroitunut informaatio pitäisi ottaa talteen reaaliaikaisesti valotuksen aikana, koska informaation sarakkeittain tapahtuvan siirron aikana pikseliarvoihin integroituisi myös muuta kuin kutakin kohteen kuvautuvaksi tarkoitettua kohtaa kuvaavaa informaatiota .
Laskureita käyttävissä antureissa voidaan kuvainformaation lukemiseen käyttää amorfisen piialustan pintaan järjestettyä lukuelektroniikkaa. Anturi voidaan myös järjestää koostumaan pienemmistä moduuleista ja toteuttaa lukuelektroniikka ns. CMOS-tekniikalla (Complementary Metal-Oxide Semiconduntor). Esimerkiksi W0-julkaisussa 98/16853 esitetyn tyyppisessä anturissa on mahdollista järjestää kunkin pikselin osoitta-g minen kerrallaan ja informaation lukeminen ulos anturin ° reunalle ulottuvan signaaliväylän kautta. Järjestely mahdol- § listaa mm. yksittäisten pikselien informaation lukemisen >- ulos reaaliaikaisesti valotuksen aikana. Jos kuitenkin aja- x teilaan useista pikseleistä koostuvaa pikselimatriisia koko-
CC
naisuutena, niin mitä suuremmasta matriisista on kysymys, co sitä suurempi on aina aikaero matriisin ensimmäisenä ja § viimeisenä luettavien pikselien informaation välillä. Täl- o g lainen eriaikaisuus voi aiheuttaa muodostettavana olevaan kuvaan sellaisia vääristymiä, jotka käytännössä estävät kyseisen anturiteknologian käytön reaaliaikaiseen kuvantami- 5 seen, siis kuvantamiseen jossa informaatiota luetaan anturilta valotusta katkaisematta.
Edellä kuvattuja tekniikan tason mukaisia teknologioita käytettäessä, ja erityisesti suuremman pikselimatriisin kyseessä ollessa, kuluu informaation lukemiseen ulos anturilta väistämättä aina sen verran aikaa, että muodostettavaan kuvaan voi syntyä vääristymiä. Laskureita käyttävän anturiteknologian käytöllä sinänsä ei poisteta edellä kuvattuja reaaliaikaiseen kuvantamiseen liittyviä ongelmia.
KEKSINNÖN LYHYT SELOSTUS
Esillä olevan keksinnön tavoitteena on kohottaa laskureita käyttävään anturiteknologiaan liittyvää tekniikan tasoa ja saada aikaan sellainen anturijärjestely ja menetelmä, joissa voidaan hyödyntää laskureiden käyttöön perustuvan teknologian tarjoamia mahdollisuuksia ja samalla saada aikaan ratkaisu, joka mahdollistaa erityisesti edellä esitetyn kaltaisen reaaliaikaisen kuvantamisen. Toisaalta keksinnön eri suoritusmuodot mahdollistavat saman anturirakenteen monipuolinen käytön esimerkiksi kokokenttä-, pyyhkäisy- ja kerroskuvanta-miseen, sekä informaation lukemisen ulos anturilta esimerkiksi sekä TDI- että FT- periaatteiden mukaisesti. Keksinnön tavoitteena on mahdollistaa kuvainformaation lukeminen ulos anturilta kuvantamisen aikana siten, että kohteen säteily-g tystä ja informaation integrointia voidaan jatkaa keskeytyen mättä informaation ulosluvun sitä häiritsemättä.
CD
o >- Keksinnön ja sen eri suoritusmuotojen ansiosta sen enempää x säteilytystä kuin kuvainformaation integrointiakaan ei tar- vitse keskeyttää informaation ulosluvun takia. Toisaalta co informaatiota voidaan järjestää luettavaksi ulos anturilta
(M
§ kulloinkin käytetyn kuvaussovellutuksen edellytysten mukai- o g sesti joko kuvantamisen aikana tai vasta sen jälkeen. Kek sintö edullisine suoritusmuotoineen mahdollistaa saman anturiteknologian, tai sovellutuksesta riippuen jopa saman antu 6 rin monipuolisen käytön, esimerkiksi saman anturin käytön tietyssä kuvantamissovellutuksessa mutta erilaisilla kuvantamis tekniikoilla. Kuvantamisanturien hintaan vaikuttavat olennaisesti anturin kehityskustannukset, joiden osuus jää luonnollisesti pienemmäksi, jos samaa mikrosirua voidaan käyttää useammassa kuin yhdessä sovellutuksessa.
Keksinnölle tunnusomaiset piirteet on esitetty oheisissa itsenäisissä patenttivaatimuksissa ja sen edullisia suoritusmuotoja oheisissa epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksintö perustuu siis oivallukseen, että kun tekniikan tason mukaiseen laskuriteknologiaa hyödyntävään anturiin järjestetään välineet, jotka mahdollistavat pikseleillä ilmaistun ja pulssimuotoisena laskureille toimitettavan kuvainformaation vaihtoehtoisen johtamisen vähintään kahdelle vähintään kaksi laskuria käsittävän laskurijärjestelyn laskurille, niin tällöin voidaan aina ainakin yksi laskuri järjestää käytettäväksi kuvainformaation integrointiin samanaikaisesti kun jonkun toisen laskurin integroimaa informaatiota luetaan ulos. Kun anturiin järjestetään minimissään aina kahteen laskuriin kytkettävissä olevia kytkinjärjeste-lyjä, jotka mahdollistavat aina ainakin yhden laskureista olemisen kytkettynä irti pikselistä, voidaan aina vähintään yhden laskurin informaatiota lukea ulos samanaikaisesti kun jotakin toista laskuria käytetään signaalipulssien laskemiseen. Erilaisia tällaisen kytkinjärjestelyn toteutustapoja cd on luonnollisesti useita. Kullekin järjestelyyn kuuluvalle o ^ laskurille voidaan esimerkiksi järjestää oma kytkimensä tai cd voidaan käyttää kytkinjärjestelyä, jolla pulsseja kulloinkin ,1 laskeva laskuri tai laskurit voidaan valita. Keksinnön ansi- osta kuvainformaation integrointia ei tarvitse keskeyttää £ sen johdosta, että integroiva laskuri vaihdetaan toiseksi £5 kytkimen tai kytkimien asentoja muuttamalla, jolloin vaihto
C\J
o voidaan tehdä valotuksen aikana kuvainformaatiota menettä-
CD
o mättä.
CM
Esillä olevan keksinnön mukainen laskuri-/kytkinjärjestely - 7 yksikkö mahdollistaa tunnettuihin ratkaisuihin nähden varsin pienellä elektroniikan lisäyksellä anturin huomattavasti monipuolistuneemman käytön ja tarjoaa nimenomaan reaaliaikaiseen kuvantamiseen erityisen hyvin soveltuvan ratkaisun. Joissakin suoritusmuodoissaan keksintö mahdollistaa saman digitaalikameran käytön erilaisissa kuvantamissovellutuksis-sa sekä mahdollisuuden saada kuvannettavasta kohteesta samassa kuvantamissovellutuksessa monipuolista informaatiota. Esimerkiksi hammaslääketieteellisessä panoraamaröntgenkuvan-tamisessa, jossa kapeaa anturia ja kapeaa pyyhkäisevää säde-keilaa käyttäen otetaan leikekuva kallosta hammaskaaren kuvantamiseksi tasoon, tulee mahdolliseksi käyttää samaa keksinnön mukaista anturia sekä TDI- että Frame Transfer (FT) tyyppiseen kuvantamiseen, sopivin järjestelyin jopa tällaisten eri periaattein muodostettavien kuvien ottamisen yhdellä kuvantamispyyhkäisyllä. Jos ajatellaan pelkästään FT-kuvantamista, keksinnön ansiosta voidaan käytännössä täysin välttyä siltä vaikeasti hallittavissa olevalta ei-toivotulta kuvan sumuttumiselta, jota tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa tapahtuu jossakin mitassa tyypillisesti aina kun käytetään järjestelyä, jossa kuvainformaatiota siirretään anturilla valotuksen aikana integrointia siirron ajaksi keskeyttämättä.
KUVIOIDEN LYHYT SELOSTUS
g Seuraavassa keksintöä selostetaan lähemmin käyttäen esimerk- cm keinä joitakin sen edullisia suoritusmuotoja. Oheisista i £§ piirroksista i x Kuvio 1 esittää erään röntgensäteilyn suoraan ilmaisuun perustuvan anturin rakennetta, co C\l § Kuvio 2 esittää keksinnön yhden edullisen suoritusmuodon o g mukaista anturijärjestelyyn kuuluvaa laskuri-/kytkinjär- jestelyä, 8
Kuviot 3A-3D esittävät keksinnön toisen ja kolmannen edullisen suoritusmuodon mukaisia anturin laskuri-/kytkinjär-jestelyjä erilaisissa käyttötilanteissa, ja
Kuviot 4A ja 4B esittävät järjestelyjä kuvainformaation uloslukemiseksi anturilta.
KEKSINNÖN YKSITYISKOHTAINEN SELOSTUS
Kuviossa 1 on esitetty yhden röntgensäteilyn suoraan ilmaisuun perustuvan anturin 10 perusrakenne, jossa röntgensäteilyä 12 absorboivana elementtinä 11 käytetään pinta-alaltaan X * Y -kokoista, säteilyn suoraan sähköiseksi signaaliksi konvertoivaa materiaalikerrosta, joka asetetaan sähkövoima-kenttään V. Kyseinen materiasiikerros voi muodostua esimerkiksi suhteellisen ohuesta puolijohde)materiaalirakenteesta (Ge, Si, Se, GaAs, HgI, CdTe, CdZnTe, Pbl), jonka kuviossa 1 ei-näkyvään röntgensäteilyä 12 kohti olevaan pintaan nähden vastakkaiselle pinnalle on järjestetty anturin halutulla tavalla kattavia pikselielektrodeja. Sähkövoimakenttä V kollimoi anturilla syntyvän signaalin pikselikohtaisesti ja signaali voidaan ilmaista esimerkiksi kuhunkin pikselielekt-rodiin liittyvän indium-palloliitoksen 13 ja puolijohdepoh-jaisen absorptioelimen 11 kanssa pinta-alaltaan olennaisesti samansuuruisen substraatin käsittävän lukuelektroniikan 20 avulla, joka voi olla toteutettu esimerkiksi CMOS- σ> tekniikalla.
o o
(M
<ö Kuviossa 2 on esitetty keksinnön yhteen edulliseen suoritus- muotoon kuuluva kytkin-/laskurijärjestely. Kuvion 2 mukaise-χ sa suoritusmuodossa pikselit P, P' on järjestetty valinnai- ^ sesti kytkettäviksi laskureiden Cl, C2; Cl', C2' ottoihin £ kytkimillä S, S'. Kytkimien S, S' asentoja voidaan ohjata C\l o kulloisenkin kuvantamistarpeen mukaisesti ohjaussignaaleil- o la. Kuvattavana olevan kohteen valotusta ei tarvitse kes-
CM
keyttää esimerkiksi ensimmäisissä laskureissa Cl, Cl' integroitujen pulssien uloslukemisen ajaksi, vaan pikseleiltä P, 9 P' tulevia pulsseja voidaan siirtyä laskemaan toisilla laskureilla C2, C2' siksi aikaa, kun ensimmäisiä laskureita Cl, Cl' puretaan. Laskurit Cl, C2; Cl', C2' voivat olla esimerkiksi 12-16 bittisiä digitaalista laskureita, jotka laskevat laskurille johdetut jännite- tai virtapulssit. Laskurit voidaan varustaa piirillä, joka estää laskemisen laskurin laskettua itsensä täyteen. Tällöin ylivalotus ei johda ylivuotoon vaan ainoa ylivalotuksesta aiheutuva "virhe" kuvassa on se, että mitattu pikselisignaali on maksimiarvossaan. Luonnollisesti keksinnössä voidaan käyttää myös muunlaisia laskureita.
Kuviossa 2 laskureiden Cl, Cl'; C2, C2' yhteyteen piirretyt paksut nuolet kuvaavat sitä, miten tässä keksinnön mukaisessa anturijärjestelyssä laskuripareja Cl, C2; Cl', C2' voidaan kytkeä pikselirivien suunnassa (tai puhuttaessa skan-naavasta kuvauksesta, kuvantamisessa käytettävän kuvantamis-pyyhkäisyliikkeen suunnassa; kuvion 2 ohut nuoli) toisiinsa siten, että laskurit Cl', C2' ovat ladattavissa aina edellisen pikselisarakkeen vastaavista laskureista Cl, C2. Tätä laskurien Cl, Cl'; C2, C2' latausta ohjataan kuvion 2 mukaisessa ratkaisussa kellosignaaleilla L. Tällaisella järjestelyllä voidaan laskuririvi Cl, Cl' lukea ulos esimerkiksi kyseisen rivin viimeisen laskurin kautta samanaikaisesti kun toisen laskuririvin laskurit C2, C2' integroivat pikseleiltä P, P'saatavia pulsseja.
O) o c3 Kuvion 2 mukaista järjestelyä voidaan käyttää myös tekniikan i g tason mukaisen TDI kuvantamisen mahdollistavana anturina i i- yksinkertaisesti pitämällä kuhunkin pikseliin P, P' liittyvä x kytkin S, S' kytkettynä yhteen ja samaan laskuriin koko cc “ valotuksen ajan (siis pitämällä kytkimet S, S' kytkettyinä co joko laskureihin Cl, Cl' tai laskureihin C2, C2').
CM
o co o o Kuvioissa 3A-3C on esitetty keksinnön toisen edullisen suo ritusmuodon mukainen järjestely, jossa kytkinjärjestely käsittää yhden kytkimen asemesta kaksi kytkintä SI, S2.
10
Kuvion 3A mukaisessa tilanteessa pikseli P on kytketty kytkimellä SI laskurin Cl ottoon, kun taas laskurin C2 ottoa ei ole kytketty minnekään. Kuvion 3B mukaisessa tilanteessa puolestaan laskurin Cl ottoa ei ole kytketty minnekään pik-selin P ollessa kytkettynä kytkimellä S2 laskurin C2 ottoon. Näin kytkimien SI, S2 asentoja kuvioiden 3A ja 3B mukaisesti vaihdellen voidaan keksinnön tätä suoritusmuotoa käyttää samalla periaatteella kuin kuviossa 2 esitettyä ratkaisua esimerkiksi reaaliaikaiseen kuvantamiseen ilman tarvetta säteilytyksen keskeyttämiseen informaation ulosluvun ajaksi. Tällöin kytkimiä SI, S2 ohjataan siis siten, että kun kytkimet SI, S2 ovat kuvion 3A mukaisessa asennossa, eli ensimmäisen laskurin Cl ottoon kytketty kytkin SI ohjaa pikselil-tä P tulevan signaalin ko. laskurin ottoon, ja kun toisen laskurin C2 ottoa ei kytketty vastaanottamaan mitään signaalia, on järjestely moodissa jossa ensimmäinen laskuri Cl integroi pikseliltä P tulevaa informaatiota. Käännettäessä kytkimet kuvion 3B mukaiseen asentoon, eli katkaisemalla yhteys pikselin P ja ensimmäisen laskurin Cl oton välillä ja kytkemällä toisen laskurin C2 otto pikseliin P, voidaan integrointia jatkaa toisessa laskurissa C2' - ja siten ilman että integrointia tarvitsisi keskeyttää sen ajaksi, kun ensimmäistä laskuria Cl puretaan. Näin siis vaihtelemalla kytkimien asentoja edellä kuvatulla tavalla eri asentojen välillä saadaan keksinnön tässä suoritusmuodossa toteutettua reaaliaikainen kuvantaminen siten, että aina kun yhtä lasku-g ria (tai esimerkiksi kokonaista laskuririviä) puretaan, joku ° toinen laskuri(rivi) laskee. Kuvioissa 3A-3B esitetyllä o järjestelyllä on toteutettavissa samat toiminnallisuudet ^ kuin edellä kuvion 2 yhteydessä esitettiin, kuten laskurei- x den lataaminen vierekkäisen pikselisarakkeen vastaavista “ laskureista.
i^.
CO
CM
§ Kuviot 3A ja 3B esittävät siis suoritusmuodon, jossa pikseli
O
g P on kytkettävissä erillisillä kytkimillä SI, S2 kummankin kyseiseen laskuripariin kuuluvista laskureista Cl, C2 ottoon. Kyseisessä suoritusmuodossa on lisäksi järjestetty 11 toisen laskurin C2 otto olemaan kytkettävissä kytkimellä S2 myös ensimmäiseen laskuriin Cl, kuten on esitetty kuviossa 3C. Kytkimien SI, S2 ollessa kuvion 3C mukaisessa asennossa, ts. ensimmäisen laskurin Cl oton ollessa kytkettynä pikse-liin P ja toisen laskurin C2 oton ollessa kytkettynä ensimmäiseen laskuriin Cl, on laskuripari Cl, C2 kytketty toimimaan yhtenä laskurina. Tällaisella laskurien Cl, C2 kytkemisellä sarjaan saadaan käyttöön enemmän lukuavaruutta, eli saadaan laskettua suurempia lukuja, kun seuraavassa laskurissa C2 voidaan laskea esimerkiksi edellisen laskurin Cl täyttymisen aikaansaamia pulsseja. Kuvion 3C mukainen järjestely on järjestetty toimimaan siten, että laskurin Cl laskettua itsensä täyteen aiheuttaa seuraava laskuriin Cl tuleva pulssi siirtopulssin C (carry out) laskurista Cl kytkimen S2 kautta laskuriin C2, jonka pulssin laskuri C2 laskee - ja laskuri Cl palaa alkuarvoonsa. Verrattuna kuviossa 2 esitettyyn suoritusmuotoon, jossa ei ole mahdollisuutta kytkeä laskureita Cl, C2 sarjaan vaan jokaisena ajanhetkenä ainoastaan jompikumpi laskureista on käytettävissä integrointiin, tarjoaa kuvion 3C mukainen järjestely mahdollisuuden hyödyntää anturijärjestelyn koko laskurikapasiteet-tiä esimerkiksi silloin, jos sitä käytetään kuvion 2 yhteydessä kuvatun mukaisesti TDI kuvantamiseen. Laskureita Cl, C2 voidaan vastaavalla tavalla järjestää sarjaan useampiakin kuin kaksi, jolloin peräkkäisten laskurien osalta toimitaan aina vastaavalla tavalla kuin edellä esitettiin. Pulssin g toimittaminen seuraavalle laskurille voidaan järjestää ta- w pahtumaan paitsi vasteena edellisen laskurin laskemisesta i § itsensä täyteen myös vasteena jonkun ennalta asetetun arvon I- saavuttamiselle edellisessä laskurissa, x
X
Kuviossa 3D on esitetty keksinnön kolmas suoritusmuoto, joka co pohjautuu kuvioissa 3A-3C esitettyyn kytkin-/laskurijärjes- C\1 § telyyn. Tässä suoritusmuodossa pikseliltä P on järjestetty o o kaksi rinnakkaista ulostuloa esimerkiksi eri energiatason omaavien pulssien johtamiseksi kahden eri kytkimen SI, S2 kautta laskettavaksi omissa laskureissaan Cl, C2. Anturijär- 12 jestelyn elektroniikka voi tällöin sisältää esimerkiksi pikselitasolla kuviossa ei-esitettyjä signaalinvahvistimia ja komparaattoreita, jotka esimerkiksi ulkoisesti halutuiksi aseteltavissa olevien vertailutasojen mukaisesti joko ilmaisevat tai eivät ilmaise pikselin P alueelle absorboituneen kvantin. Pulssi voidaan järjestää laskettavaksi, kun sen energia on suurempi kuin vertailutaso, mutta jossakin sovellutuksessa voidaan laskea myös haluttua kynnysenergiatasoa pienemmät pulssit. Keksinnön eri suoritusmuodot mahdollistavat mm. useiden eri kynnysenergiatasojen käytön siten, että eri laskureille Cl, C2 johdetaan esimerkiksi vain tiettyjä eri maksimienergiatasoja pienempiä, tai jollekin tietylle energiatasoalueelle kuuluvia pulsseja. Kuvion 3D pitämiseksi yksinkertaisena siihen ei ole piirretty kytkinjärjestelyn sellaista osuutta, jonka avulla molemmista kuviossa 3D esitetyistä pikselin P ulostuloista on keksinnön mukaisesti johdettavissa pulsseja valinnaisesti ainakin kahdelle eri laskurille, jollaisia järjestelyjä on luonnollisesti mahdollista toteuttaa usealla eri tavalla.
Keksinnön mukaisesti voidaan toteuttaa myös järjestelyjä, joissa käytetään useampaa kuin kahta laskuria ja/tai joissa pikseleiltä saatavia pulsseja voidaan johtaa samanaikaisesti useammallekin kuin yhdelle laskurille. Kriteeri, jolla pulsseja johdetaan useammalle kuin yhdelle laskurille, voi olla muukin kuin röntgenkvanttien energiataso. Integrointi eri g laskureilla voidaan myös aikajaksottaa kokonaan tai osittain yhtäaikaiseksi, ja samanaikaisesti kun ainakin yksi laskuri g integroi, voidaan useampaakin kuin yhtä ei-integroivaa las- kuria lukea. Esimerkiksi pyyhkäisykuvaus voidaan toteuttaa siten, että ainakin kahta keksinnön mukaiseen kytkin-lasku-
CC
rijärjestely -yksikköön kuuluvista laskureista ohjataan eri-& laisilla kellotuksilla esimerkiksi läpivalaisukuvan ja lei-
CVJ
o kekuvan, tai erilaisten leikekuvien tuottamiseksi samalla o kuvantamispyyhkäisyliä. Edelleen, eri laskureille voidaan johtaa pulsseja esimerkiksi synkronissa jonkun säteilylähteen jaksottaisesti vaihtelevan kuvantamisparametriarvon 13 mukaisesti .
Edelleen voidaan ajatella käyttää esimerkiksi kuvion 3D mukaista järjestelyä siten, että esimerkiksi laskuria Cl käytetään tavanomaisesti kuvainformaatiopulssien integroimiseen kun taas laskuria C2 ja siihen liittyvää kytkintä S2 ohjataan siten, että signaalia integroidaan vain lyhyen aikaa, jonka jälkeen se luetaan ulos hyödynnettäväksi valo-tusta ohjaavassa automaattivalotustoiminnossa. Signaali automaattivalotustoimintoa varten voidaan ajatella luettavaksi myös esimerkiksi kuvioiden 3A-3C mukaisesta järjestelystä siten, että integroidaan pulsseja lyhyen aikaa esimerkiksi laskuriin C2, jonka jälkeen vaihdetaan laskuri Cl integroivaksi laskuriksi ja luetaan ulos laskuriin C2 integroitu informaatio käytettäväksi automaattivalotustoiminnossa. Kyseinen automaattivalotuksessa käytetty informaatio voidaan vielä sopivin ammattimiehelle ilmeisin järjestelyin, joita ei lähdetä tässä sen yksityiskohtaisemmin selostamaan, järjestää myöhemmin liitettäväksi itse kuvainformaatioon.
Edellä on kuvioiden 2 ja 3A-3D yhteydessä esitetty joitakin keksinnön suoritusmuotoja, joissa laskurit on järjestetty olemaan ladattavissa anturimatriisin edellisistä vastaavista laskureista. Kyseinen ratkaisu tarjoaa yksinkertaisen tavan laskurien tulosten lukemiseksi ulos, mutta informaation lukeminen on toki mahdollista järjestää tehtäväksi myös g esimerkiksi suoraan laskurikohtaisesti.
o
(M
i o Kuviossa 4A on esitetty yksi kuvainformaation uloslukemisek- i ^ si käytettävissä oleva suoritusmuoto, jossa kytkinjärjestely x S vastaa kuviossa 2 esitettyä ratkaisua. Kuviossa 4A pikse- lielementtiin PE kuuluvien (vähintään) kahden laskurin Cl, co C2 uloslukua siirtoväylään TB (trasfer bus) ohjataan ohjaus- § signaaleilla OE (output enable). Jos ajatellaan, että kuvion
O
g 4A pikselielementti PE olisi yksi anturin pikselimatriisin reunimmaisen pikselisarakkeen pikselielementeistä ja kyseisen matriisin pikselielementtien laskurit Cl, C2 olisi jär 14 jestetty edellä kuvatulla tavalla ladattaviksi aina edellisen sarakkeen vastaavista laskureista, voitaisiin kuvion 4A mukaista järjestelyä käyttää esimerkiksi TDI kuvauksessa, mutta myös vaikkapa FT kuvauksessa.
Kuvion 4B voidaan ajatella esittävän pikselielementtejä PE', PE' ' käsittävän matriisin sarakkeita kattavia siirtoväyliä TB', TB'', joista kunkin kautta voidaan lukea informaatiota ulos sarakekohtaisesti ohjaussignaalien OE ohjaamana. Järjestely mahdollistaa esimerkiksi kunkin pikselisarakkeen tiettyjen laskurien informaation lukemisen ulos sarake kerrallaan, mikä ratkaisu soveltuu edullisesti esimerkiksi reaaliaikaiseen Frame Transfer -tyyppiseen kuvantamiseen ja siten käytettäväksi esimerkiksi digitaalisessa hammaslääketieteellisessä panoraamakuvantamisessa. Toisaalta kuviossa 4B esitettyä ohjaussignaalijärjestelyä käyttäen on mahdollista lukea ulos myös minkä tahansa yksittäisen tai yksittäisten pikselielementtien informaatio.
Alan ammattimiehelle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Näin keksintö ja sen suoritusmuodot eivät rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella seuraavien patenttivaatimusten määrittelemissä puitteissa. Keksinnön toteuttaminen ei esimerkiksi sulje pois mahdollisuutta järjestää pikselillä ilmaistun signaalin ohjaamista esillä g olevan keksinnön mukaisille kytkin-laskurijärjestely ^ yksiköille muillakin kuin edellä esitetyillä tavoilla - i g kuten siten, että laskureiden ja niihin kytkettävissä olevi- i T- en pikselien välillä on joitain muitakin komponentteja kuin x keksinnön mukaiset kytkinjärjestelyt. Esimerkiksi US- ct patenttijulkaisussa 7,145,985 on esitetty ratkaisu, jossa co kyseisen keksinnön mukaisen kytkinjärjestelyllä voidaan
CM
g yksittäiselle laskurille johtaa pulsseja useammalta kuin o o yhdeltä pikseliltä. Esillä olevaa keksintöä onkin mahdollis ta soveltaa myös kyseisessä kontekstissa järjestämällä esillä olevan keksinnön mukaisia kytkin-laskurijärjestely 15 yksiköitä tämän US-patenttijulkaisun mukaisten pikseli-kytkinjärjestely-yksiköiden yhteyteen - siis käytännössä korvaamalla kyseisen pikseli-kytkinjärjestelyn laskurit esillä olevan keksinnön mukaisilla kytkin-laskurijärjestely -yksiköillä. Näin US-patenttijulkaisun 7,145,985 mukaiselta, pikseliryhmä-kytkinjärjestely -yksiköltä tuleva signaali voidaan järjestää johdettavaksi esillä olevan keksinnön mukaisen kytkin-laskurijärjestelyn avulla valinnaisesti esimerkiksi aina jompaan kumpaan tällaiseen järjestelyyn kuuluvista kahdesta laskurista, jolloin siis esillä olevan keksinnön mukaiset kytkin-laskuri -yksiköt eivät olekaan suoraan kytkettyjä yksittäisiin vierekkäisiin pikseleihin, vaan sellaisiin vierekkäisiin anturijärjestelyyn kuuluviin komponentteihin, jotka ovat toiminnallisesti pikseleihin kytkettyjä.
Edellä esitettyjen suoritusmuotojen valossa voidaan esillä olevan keksinnön kantavaa ajatusta luonnehtia yleisemmin siten, että keksinnössä on olennaista käyttää pikseleitä käsittävää digitaalianturijärjestelyä, johon kuuluu laskureita kuvainformaatiopulssin laskemiseksi ja johon anturi-järjestelyyn on järjestetty kuulumaan useita sellaisia yksiköitä, jotka kukin käsittävät ainakin kaksi laskuria ja yhden tai useamman kytkimen käsittävän kytkinjärjestelyn, joita mainittuja yksiköitä on järjestetty kytketyiksi joko vierekkäin sijaitseviin pikseleihin tai sellaisiin vierek- ^ käin sijaitseviin anturijärjestelyn komponentteihin, jotka o o ovat toiminnallisessa yhteydessä yhteen tai useampaan pikse- cd liin, ja jossa mainitussa yksikössä kytkinjärjestely on o sovitettu mahdollistamaan pikselin, tai mainitun pikseliin tai pikseleihin toiminnallisessa yhteydessä olevan komponen- £ tin, valinnainen kytkeminen ainakin kahteen mainituista laskureista ja siten mahdollistamaan mainittujen pikseleiltä o saatavien pulssien johtaminen kulloinkin valittuna olevaan en § ainakin yhteen laskuriin.
CM
Keksinnön mukaista laskuriteknologiaa hyödyntävää anturia 16 voidaan käyttää esimerkiksi niin perinteisessä stationääri-sessä läpivaisukuvantamisessa, pyyhkäisytekniikalla tehtävässä läpivalaisukuvantamisessa kuin myös erilaisissa ker-roskuvantamisissa. Esimerkiksi erilaiset kerroskuvantamiset ovat mahdollisia järjestämällä pikselisarakkeittain tehtävien laskurien lataamisten taajuudet halutuilla tavoilla synkronoiduiksi sädekeilan pyyhkäisyliikkeen kanssa. Anturin ensimmäisen sarakkeen laskurit voidaan järjestää latautumaan nollaksi, jolloin anturisignaali voidaan helposti nollata. Eri laskuririvien tulokset voidaan yhdistää esimerkiksi signaalin uloslukemisen yhteydessä sinänsä tunnetuilla tekniikoilla. Esimerkiksi usean pikselirivin ja -sarakkeen käsittävässä järjestelyssä reunimmaisten laskurien tulokset voidaan järjestää olemaan ladattavissa rinnakkain siirtore-kisteriin, TDI-menetelmää käyttävässä pyyhkäisykuvantamises-sa nimenomaan anturin jättöreunan puolella sijaitsevaan siirtorekisteriin, joka sitten siirtää sarjamuodossa kyseiset bitit peräkkäin ulos. Anturia on mahdollista käyttää sekä sovellutuksissa, joissa kuvainformaatio luetaan ulos vasta kuvantamisen jälkeen, että esimerkiksi pyyhkäisykuva-ukseen TDI- tai FT-menetelmällä siten, että koko anturin tuottaman kuvadatan lukemiseen ulos tarvitaan vähimmillään vain yksi lähtösignaali. Yleisemmin ottaenkin kaikki kuvioissa 2, 3A-3D esitetyt kytkennät on järjestettävissä käy tettäväksi pyyhkäisykuvantamiseen TDI-tekniikalla sekä esimerkiksi yksittäisten kokokenttäkuvien (FF; Full Frame) o) ottoon, sen lisäksi että ne luonnollisesti tarjoavat mahdol- o ^ lisuuden myös keksinnön primäärisen keksinnöllisen ajatuksen ώ mukaiseen reaaliaikaiseen kuvantamiseen integroivaa ja pu- ^ rettavaa laskuria säteilytyksen aikana vaihtamalla. Keksin- töä on mahdollista hyödyntää käyttäen muitakin kuin edellä £ esitettyjä järjestelyjä ja menetelmiä laskureiden purkami- £5 seksi, esimerkiksi modulaarisen anturijärjestelyn yhteydes- o sä. Hakemuksen kuvioissa esitetty laskurien lataamista ku- o vaava paksu nuoli voi käytännössä tarkoittaa joko sarja- tai
CM
rinnakkasimuotoista tiedonsiirtoa. Hammaslääketieteellisen röntgenkuvauksen, kuten yllä mainitun panoraamakuvauksen 17 lisäksi keksinnön mukaista ratkaisua voidaan ajatella käytettäväksi myös mm. mammografiassa ja erilaisissa CT-kuvantamisissa (Computer Tomography).
σ> o o
(M
i
CD
0
1 CC CL
h-·
CO
(M
O
O) o o
(M

Claims (17)

1. Digitaaliröntgenanturijärjestely, johon kuuluu useita pikseleitä (P) käsittävä anturi, jonka yhteyteen on järjestetty röntgensäteilyä absorboiva elementti (11), välineet pikseleillä (P) ilmaistun informaation toimittamiseksi edelleen pulsseina sekä laskureita (Cl, C2) pikseleiltä (P) saatavien pulssien laskemiseksi, tunnettu siitä, että anturiin on järjestetty useita yksiköitä, jotka kukin käsittävät ainakin kaksi laskuria (Cl, C2) ja yhden tai useamman kytkimen (S, SI, S2) käsittävän kytkinjärjestelyn, että mainittuja yksiköitä on järjestetty kytketyiksi joko i) vierekkäin sijaitseviin pikseleihin (P) tai ii) sellaisiin vierekkäin sijaitseviin anturin komponentteihin, jotka ovat toiminnallisessa yhteydessä yhteen tai useampaan pikseliin (P) , ja että mainituissa yksiköissä mainittu kytkinjärjestely on sovitettu mahdollistamaan pikselin (P), tai mainitun yhteen tai useampaan pikseliin (P) toiminnallisessa yhteydessä olevan komponentin, valinnainen kytkeminen ainakin kahteen mainituista laskureista (Cl, C2) ja siten mahdollistamaan pikseleiltä (P) saatavien pulssien johtaminen kulloinkin valittuna olevaan ainakin yhteen laskuriin (Cl, C2). σ> o o <m
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen anturi]ärjestely, tunnettu i o siitä, että siihen kuuluu ohjausjärjestelmä, johon kuuluu ^ välineet mainittujen kytkimien (S, SI, S2) ohjaamiseksi x siten, että pulsseja johdetaan valotuksen aikana aikajaksot- teisesti ainakin kahteen eri laskuriin (Cl, C2) , ja/tai h-· gj välineet kytkimien (S, SI, S2) ohjaamiseksi siten, että g pulsseja johdetaan valotuksen aikana jatkuvasti ainakin ^ kahteen eri laskuriin (Cl, C2).
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen anturijärjestely, i tunnettu siitä, että siihen kuuluu ohjausjärjestelmä, johon kuuluu ohjausvälineet mainittujen kytkimien (S, SI, S2) ja laskurien (Cl, C2) ohjaamiseksi siten, että samanaikaisesti kun vähintään yksi laskureista (Cl, C2) laskee kyseiseen laskuriin (Cl) kytkinjärjestelyn (S, SI, S2) kautta välitettäviä pulsseja, jokin toinen ainakin yksi laskuri (C2) ei ole kytkettynä kytkinjärjestelyn (S, SI, S2) välityksellä vastaanottamaan pulsseja ja kyseistä ainakin yhtä laskuria (C2) puretaan.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen anturijärjeste-ly, tunnettu siitä, että siihen kuuluu välineet ilmaista ainakin kahden eri energiatason omaavia pulsseja sekä ohjausvälineet, jotka kytkevät mainitun kytkinjärjestelyn kytkimiä (S, SI, S2) siten, että kyseisten ainakin kahden energiatason omaavat pulssit tulevat johdetuiksi omille laskureilleen (Cl, C2) .
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen anturijärjeste-ly, tunnettu siitä, että järjestelyyn kuuluu välineet ainakin kahden laskurin (Cl, C2) kytkemiseksi sarjaan muodostamaan ao. laskureista (Cl, C2) suuremman lukuavaruuden omaava laskuri, ts. välineet (C) toimittaa seuraavan laskurin (C2) ottoon pulssi vasteena sille, että edellinen laskuri (Cl) on laskenut itsensä täyteen tai saavuttanut ennalta asetetun arvon. σ> o cm
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen anturijärjeste- § ly, tunnettu siitä, että mainitut useat pikselit (P) on i järjestetty muodostamaan useita vierekkäisiä pikseleitä (P) x käsittäviä rivejä, jotka pikselit (P) siten muodostavat pikselirivejä ja -sarakkeita käsittävän matriisin, ja että co järjestelyyn kuuluu välineet tällaiselle pikseliriville § kuuluvien laskurien (Cl, C2) lataamiseksi edellisen pikseli- o o sarakkeen vastaavista laskureista (Cl, C2).
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen anturijärjeste- ly, tunnettu siitä, että siihen kuuluu ohjausjärjestelmä, johon kuuluu välineet ohjata mainittua kytkinjärjestelyä (S, SI, S2) ohjaamaan mainittuja pulsseja eri laskureihin (Cl, C2) halutulla tavalla aikajaksotetusti, joka jaksottaisuus on synkronoitu jonkin kuvantamiseen käytetyn säteilylähteen aikajaksotteisesti vaihtuvan parametriarvon mukaisesti, ja/tai välineet ohjata mainittua kytkinjärjestelyä (S, SI, S2) signaalin keräämiseen kuvantamisessa käytettävää auto-maattivalotustoimintoa varten.
8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen anturijärjestely, tunnettu siitä, että mainitut pikselit (P) on järjestetty muodostaman useita pikselirivejä ja/tai pikselisarakkei-ta, ja että järjestelyyn kuuluu välineet ainakin osan laskureista (Cl, C2) tuloksen lukemiseksi ainakin yhteen siirto-väylään (TB), jollainen siirtoväylä (TB) on järjestetty kaikkien pikselisarakkaiden yhteyteen, usean pikselisarak-keen yhteyteen tai ainoastaan reunimmaisen pikselisarakkeen yhteyteen.
9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen anturijärjeste-ly, tunnettu siitä, että se on järjestetty osaksi hammaslääketieteellistä kuvantamisjärjestelyä, johon kuuluu välineet kuvannettavan kohteen pyyhkäisemiseksi kapealla sädekeilal-la, ja että kuvantamisjärjestelyyn kuuluu välineet anturin ohjaamiseksi kuvatamispyyhkäisyn aikana sinänsä tunnetun FT § (Frame Transfer) kuvantamismenetelemän periaatteiden mukai- o . . <m sesti siten, että aina kun pyyhkäisyn aikana siirrytään i o lukemaan ulos yhden osakuvan informaatiota, katkaistaan i ^ pulssien johtaminen kyseiseen osakuvaan liittyvän informaa- x tion integroineelle laskurille (Cl, C2) ja aletaan johtaa pulsseja jollekin toiselle mainituista ainakin kahdesta r- oo laskurista (Cl, C2) . C\l ' O O) O
10. Digitaalinen röntgenkuvantamismenetelmä, jossa kuvannet-tavaa kohdetta säteilytetään röntgensädekeilalla, kuvainfor-maatiota integroidaan useita pikseleitä (P) käsittävässä anturijärjestelyssä, jossa säteilykvantteja muutetaan pulsseiksi, ja pulsseja johdetaan pikseleihin (P) toiminnallisesti kytkettyihin laskureihin (Cl, C2) pulssien laskemiseksi, tunnettu siitä, että mainittuja pulsseja johdetaan yksiköihin, joista kukin käsittää ainakin kaksi laskuria (Cl, C2) ja yhden tai useamman kytkimen (S, SI, S2) käsittävän kytkinjärjestelyn, joita mainittuja yksiköitä on järjestetty kytketyiksi joko i) vierekkäin sijaitseviin pikseleihin (P) tai ii) sellaisiin vierekkäin sijaitseviin anturin komponentteihin, jotka ovat toiminnallisessa yhteydessä yhteen tai useampaan pikse-liin (P), jolloin mainituissa yksiköissä kytkinjärjestely on sovitettu mahdollistamaan pikselin (P), tai mainitun yhteen tai useampaan pikseliin (P)toiminnallisessa yhteydessä olevan komponentin, valinnainen kytkeminen ainakin kahteen mainituista laskureista (Cl, C2), ja että mainittuja pikseleiltä (P) saatavia pulsseja johdetaan kulloinkin valittuna olevaan ainakin yhteen laskuriin (Cl, C2) . 05 O O cm
11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu o siitä, että kytkimiä (S, SI, S2) ja laskureita (Cl, C2) ^ ohjataan siten, että pulsseja johdetaan aikajaksotteisesti x aina ainakin yhteen mainituista laskureista (Cl, C2) ja samanaikaisesti kun mainittu vähintään yksi laskuri (Cl, C2) oo laskee mainittuja pulsseja, jotakin toista laskuria (Cl, C2) § puretaan, ja/tai että mainittuja kytkimiä (S, SI, S2) ohja- O ^ taan siten, että pulsseja johdetaan yhtäaikaisesti ainakin kahdelle laskurille (Cl, C2).
12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kytkimiä (S, SI, S2) ohjataan siten, että se tai ne yksi tai useampi kytkin (S, SI, S2) , joka on/jotka ovat valotuksen alkaessa kytkettynä johonkin laskuriin tai joihinkin laskureihin (Cl, C2), pidetään tässä kytkennässä koko valotuksen ajan.
13. Patenttivaatimuksen 10 tai 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittuja pulsseja johdetaan valotuksen aikana ainakin kahden laskurin (Cl, C2) muodostamalle lasku-rikombinaatiolle siten, että aina kun edellinen laskuri (Cl) on laskenut itsensä täyteen tai ennalta määriteltyyn arvoon se palautetaan alkuarvoonsa, ja samalla toimitetaan seuraa-van laskurin (C2) ottoon laskettavaksi pulssi kyseiset laskurit (Cl, C2) yhdistävän kytkennän kautta.
14. Jonkin patenttivaatimuksen 10 - 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmaistaan ainakin kahden eri energiatason omaavia pulsseja ja johdetaan kyseisten ainakin kahden energiatason omaavat pulssit omille laskureilleen (Cl, C2).
15. Jonkin patenttivaatimuksen 10 - 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuvannettavaa kohdetta säteilytetään aikajaksottaisesti muuttuvia kuvantamisparametreja käyttäen ja mainittuja kytkimiä (S, SI, S2) ohjataan synkronisesti kyseisten kuvantamisparametrien arvojen vaihtelutaajuuden § mukaisesti, kuten johtamaan kutakin säteilylähteen paramet er ^ riarvokombinaatiota vastaavat pulssit aina tietylle samalle 0 tai samoille laskurille (Cl, C2) .
16. Jonkin patenttivaatimuksen 10 - 15 mukainen menetelmä, CL tunnettu siitä, että kuvantamisessa käytetään kapeaa kuvan- i^. £3 nettavan kohteen yli pyyhkäisevää sädekeilaa ja mainittua g anturijärjestelyä ohjataan sinänsä tunnettujen FT (Frame ^ Transfer) kuvantamisen periaatteiden mukaisesti siten, että aina kun pyyhkäisyn aikana siirrytään lukemaan ulos yhden osakuvan informaatiota, katkaistaan pulssien johtaminen kyseisen informaation integroineelle laskurille (Cl, C2) ja aletaan johtaa pulsseja jollekin toiselle mainituista ainakin kahdesta laskurista (Cl, C2) .
17. Jonkin patenttivaatimuksen 10 - 16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuvantamisessa käytetään kapeaa kuvan-nettavan kohteen yli pyyhkäisevää sädekeilaa ja mainittua anturijärjestelyä ohjataan sinänsä tunnettujen TDI kuvantamisen periaatteiden mukaisesti siten, että mainittuja pulsseja johdetaan mainitun kytkinjärjestelyn avulla ainakin yhteen mainituista laskureista jatkuvasti koko kuvantamis-pyyhkäisyn ajan. CD O O (M CO o X cc CL co C\l O CD O O CM
FI20090237A 2009-06-09 2009-06-09 Digitaaliröntgenanturijärjestely ja digitaalinen röntgenkuvantamismenetelmä FI122647B (fi)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20090237A FI122647B (fi) 2009-06-09 2009-06-09 Digitaaliröntgenanturijärjestely ja digitaalinen röntgenkuvantamismenetelmä
PCT/FI2010/050470 WO2010142848A1 (en) 2009-06-09 2010-06-08 Digital x-ray detector arrangement and digital x-ray imaging method
US13/377,033 US8712010B2 (en) 2009-06-09 2010-06-08 Digital X-ray detector arrangement and digital X-ray imaging method
EP10785796.3A EP2441091A4 (en) 2009-06-09 2010-06-08 ARRANGEMENT OF DIGITAL X-RAY DENSORS AND METHOD OF DIGITAL X-RAY IMAGING

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20090237A FI122647B (fi) 2009-06-09 2009-06-09 Digitaaliröntgenanturijärjestely ja digitaalinen röntgenkuvantamismenetelmä
FI20090237 2009-06-09

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20090237A0 FI20090237A0 (fi) 2009-06-09
FI20090237A FI20090237A (fi) 2010-12-10
FI122647B true FI122647B (fi) 2012-05-15

Family

ID=40825289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20090237A FI122647B (fi) 2009-06-09 2009-06-09 Digitaaliröntgenanturijärjestely ja digitaalinen röntgenkuvantamismenetelmä

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8712010B2 (fi)
EP (1) EP2441091A4 (fi)
FI (1) FI122647B (fi)
WO (1) WO2010142848A1 (fi)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9310495B2 (en) * 2011-05-04 2016-04-12 Oy Ajat Ltd. Photon/energy identifying X-ray and gamma ray imaging device (“PID”) with a two dimensional array of pixels and system therefrom
JP5676405B2 (ja) * 2011-09-27 2015-02-25 富士フイルム株式会社 放射線画像撮影装置、放射線画像撮影システム、プログラムおよび放射線画像撮影方法
JP6182758B2 (ja) * 2013-11-15 2017-08-23 株式会社リガク 放射線検出器、これを用いたx線分析装置および放射線検出方法
JP2024118541A (ja) * 2023-02-21 2024-09-02 株式会社リガク 放射線検出器、放射線測定装置および放射線検出器の設定方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1245510B (it) * 1991-02-15 1994-09-29 Marelli Autronica Dispositivo di conteggio e memorizzazione del numero di impulsi di un segnale in un intervallo di tempo
GB2318411B (en) 1996-10-15 1999-03-10 Simage Oy Imaging device for imaging radiation
FI111759B (fi) 2000-03-14 2003-09-15 Planmed Oy Anturijärjestelmä ja menetelmä digitaalisessa röntgenkuvantamisessa
US7106194B2 (en) 2001-11-16 2006-09-12 The Johns Hopkins University Method for metal object identification using a three-dimensional steerable magnetic field antenna
US7868665B2 (en) * 2002-03-05 2011-01-11 Nova R&D, Inc. Integrated circuit and sensor for imaging
US7361881B2 (en) * 2002-03-13 2008-04-22 Oy Ajat Ltd Ganged detector pixel, photon/pulse counting radiation imaging device
DE10352012B4 (de) * 2003-11-07 2007-10-04 Siemens Ag Detektormodul für die CT- und/oder PET- und/oder SPECT-Tomographie
US7170049B2 (en) * 2003-12-30 2007-01-30 Dxray, Inc. Pixelated cadmium zinc telluride based photon counting mode detector
DE102006029184A1 (de) * 2006-06-24 2007-12-27 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Photonendetektor
FR2912588B1 (fr) * 2007-02-13 2009-04-10 Commissariat Energie Atomique Detecteur de rayonnement x ou gamma
US7863578B2 (en) * 2007-03-06 2011-01-04 Richard Brenner Detector for radiation therapy
WO2008146230A2 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Photon counting with detection of local maxima

Also Published As

Publication number Publication date
FI20090237A0 (fi) 2009-06-09
US8712010B2 (en) 2014-04-29
WO2010142848A1 (en) 2010-12-16
US20120087472A1 (en) 2012-04-12
EP2441091A4 (en) 2013-07-31
EP2441091A1 (en) 2012-04-18
FI20090237A (fi) 2010-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101514857B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 그것을 포함하는 x선 ct 장치
FI122647B (fi) Digitaaliröntgenanturijärjestely ja digitaalinen röntgenkuvantamismenetelmä
EP2237317B1 (en) Solid-state imager and x-ray ct apparatus including same
EP2199829B1 (en) Solid-state imaging device
EP2190187A1 (en) Solid-state imaging device
KR20100135705A (ko) 고체 촬상 장치 및 x선 검사 시스템
KR101577844B1 (ko) 고체 촬상 장치
EP2242254B1 (en) Solid-state imaging device and frame data correcting method
US7145985B2 (en) Sensor arrangement and method for digital scanning imaging
KR20110005770A (ko) 고체 촬상 장치 및 x선 검사 시스템
KR20100047826A (ko) 고체 촬상 장치
KR101546109B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 프레임 데이터 보정 방법
JP5436639B2 (ja) 固体撮像装置
JP7311731B2 (ja) X線画像取得装置及びx線画像取得システム
EP3929628B1 (en) Sensor unit, radiation detector and method of using sensor unit
JP4513229B2 (ja) 固体撮像素子及びその検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 122647

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B

MM Patent lapsed