JP3264693B2 - センサマトリクスからなる装置 - Google Patents
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
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Description
配置された光感知又はX線感知のセンサ(S 1,1 ,…,
S2048,2048 )からなり、そのセンサは入射放射線の量
に応じて電荷を発生し夫々は電気スイッチ(3)を有
し、活性化されたセンサ行のセンサの電荷が関連した読
取ライン(8,9,…,10)を介して同時にドレーン
されるよう各センサ行に対してスイッチングライン(3
31 ,…,332048)を介してスイッチ(3)が活性化
されうる装置に係る。
60号及びドイツ特許出願第4002431号から公知
である。これらの公知の装置では、光又はX線を照射さ
れた際マトリクスのセンサに蓄積された電荷は行ごとに
順次に読出される。これは一度に1つのセンサ行だけが
この行と関連した読取ラインを介して活性化されるよう
になされる。この行の各センサからの電荷は関連した読
取ラインを介して除去され、その後更に処理される。従
ってセンサ行の電荷は順次に読出される。
一映像を記録するばかりでなく、1秒ごとに60映像ま
での急速映像シーケンスをも記録するかかる方法を用い
ることは望ましい。映像シーケンスはセンサマトリクス
により連続又はパルス化照射モードで記録される。かか
る映像シーケンスの各個々の映像を記録する為、センサ
マトリクスはその初めの状態に設定されるべきである。
即ち、センサマトリクスは最終記録のトレースのない状
態にあるべきである。この問題は、センサの電荷が(急
速)読取処理中完全にドレーンされないので急速映像シ
ーケンスで特に発生する。その結果、個々のセンサ素子
はその大きさが先行する記録の照射強度に依存する残留
電荷を含む、これらの電荷は続く映像中センサに発生し
た電荷に加算される。時間についてこれは順次の映像の
クロストークに外ならないと考えられる。
文に述べたタイプの装置を改良することである。
は、前に読取られたセンサ行から残留電荷をドレーンす
るため、少なくとも1つの読出センサ行を活性化し、リ
セットクロック信号の所定の数のクロックパルスの後毎
回読出センサ行の更なるセンサ行を活性化し、各活性化
されたセンサ行をその活性化の後所定の数のクロックパ
ルスで非活性化するリセット装置が設けられることこと
で達成される。
問題は大きく削減されうる。この為に、リセット装置は
個々又は全てのセンサ行を読取った後、前に読取られた
センサ行の残留電荷をドレーンするよう構成される。こ
の為に少なくとも1つのこれらの読出センサ行は先ず関
連した読取ラインを介して活性化される。その結果、こ
れらのセンサ行のセンサの電気スイッチはターンオンさ
れ、先行する読取動作の後センサに依然残っている残留
電荷は関連した読取ラインを介してドレーンされる。続
いて、リセット装置は関連した読取ラインを介して前に
読取られたセンサ行の少なくとも1つの更なる行を活性
化する。この処理は全ての前に読取られたセンサ行が活
性化されるまで続く。しかし、各センサ行はその活性化
の後リセットクロック信号の所定の数のパルスを非活性
化され、即ち各センサ行はこの数のクロックパルス期間
に対してだけ活性化されたままである。
てのセンサの周期活性化が順次の回路装置、特に増幅器
で扱われえない読取ラインの非常に大きい電荷又は電流
を生じる。即ち、大きい電流がこれらの回路素子を破壊
するので、センサ行は次々に活性化される。しかし、本
発明による装置では、単に特定の数のセンサ行だけが同
時に活性化され、これにより各活性化時点で、マトリク
スのセンサの全ての電荷の一部だけが読取ラインを介し
てドレーンされる。如何に多くのセンサ行が一度に活性
化されるかはセンサマトリクス及び下記の回路素子の構
造に依存し、行の数は続く回路素子への損傷を防ぐより
選定される。
クロックのパルスの数の期間はセンサの残留電荷の満足
部分がドレーンされるように選定される。例えば、略9
9%の残留電荷がドレーンされるように選択されてよ
い。この値に対して、上記の時間積分は大きく減少し、
リセット装置は満足な急速映像シーケンスを可能にする
異なるセンサ行の活性化に対して比較的短時間を要す
る。
トレジスタ装置からなり、マトリクスの各スイッチング
ラインはシフトレジスタ装置の1つの出力に毎回結合さ
れ、パルスはシフトレジスタ装置の入力側に印加され、
リセットクロック信号のクロックリズムでシフトレジス
タ装置でトラバースし、時間的にずれたその出力に現わ
れる。
じ長さの時間に対して毎回順次に活性化されるのを単に
可能にする。シフトレジスタ装置の入力側に印加される
パルスはこの長さを有し、リセットクロック信号のリズ
ムでシフトレジスタ装置を介してシフトされる。その結
果、このパルスは毎回リセットクロック信号の少なくと
も1つの期間だけ時間的にずらされたシフトレジスタ装
置の出力に現われ、これによりセンサ行は時間系列で活
性化される。
リクスの各列の全てのセンサは関連した共通読取ライン
を有し、リセット装置は全てのセンサの行に対して残留
電荷をドレーンする。この様に、リセット装置は各セン
サを個別に活性化しうる。これは残留電荷のドレーンに
対してばかりでなく、映像中センサに蓄積された電荷を
ドレーンするのに対して、即ち、記録された映像の実際
の読出に対してなされうる。従って、リセット装置は2
つの機能を実行しえ、これによりリセット装置は通常の
読出装置からなる装置と比べて全部でほとんど追加費用
を生じない。
サ行を活性化し、所定数のクロックパルスの後、毎回更
なる1つのセンサ行を活性化するように構成されうる。
この構成により、一度に1つのセンサ行だけが活性化さ
れ、これによりかかる活性時点で、毎回単に1つのセン
サ素子の電荷が異なる読取ラインを介してドレーンされ
る。これは、この変形例において、リセットモードでド
レーンされうる最大電荷が1つのセンサに蓄積されうる
量に等しいので最も完全な構成である。
リセットクロック信号の周波数はセンサ行がセンサの読
取周期中順次に活性化される周期周波数より高いことも
可能である。これはリセット装置が比較的短かい時間で
リセット動作を実行しうる利点を有する。一度に1つの
センサ行だけを活性化する代わりに、リセット装置は初
めにnセンサ行を活性化し、次に所定数のクロックパル
スの後、毎回nの更なるセンサ行を活性化することが可
能である。ここでnは1より大きい整数である。
行はリセット処理の始め、及びその後で同時に活性化さ
れる。かかる活性時点でドレーンされた電荷の量はより
大きいが、リセット処理は短かい時間でなされうる。こ
れを達成する為、本発明の更なる実施例では、シフトレ
ジスタ装置はn個のレジスタからなり、シフトレジスタ
装置の入力側に供給されたパルスはn個のシフトレジス
タの各々の入力側に印加され、リセットクロック信号の
クロックリズムでn個のシフトレジスタの夫々をトラバ
ースし、マトリクスのスイッチングラインの各々はシフ
トレジスタの出力に結合される。
n個のシフトレジスタの各々の入力側に印加され、リセ
ットクロック信号のリズムでこれらのシフトレジスタを
通ってシフトされる。従って、シフトレジスタは各1つ
のセンサ行を同時に活性化する。これは、n個のシフト
レジスタの場合、n個のセンサ行が同時に活性化される
ことを意味する。
タは同時に所定の時点で複数のセンサ行を活性化し、セ
ンサ行が更なる実施例の場合の如くリセットクロック信
号の周波数がセンサの読取周期中順次に活性化される周
期周波数に等しくなりうる利点を有する。かかる実施例
の利点はリセットクロック信号が読取処理に対するクロ
ック信号として変更されない形式で用いられうることで
あり、これは更に全体として装置を簡素化する。
図面を参照して詳細に説明する。図1は本例で等しい数
の行列で配置された2048×2048のセンサからな
るセンサマトリクスを概略的に示す。図1に例示として
単にいくつかのこれらのセンサを示す。例えば図1の第
1の行ではセンサS1,1 ,S1,2 及びS1,2048だけが示
される。図1の第1の列では、センサS1,1 ,S2,1 及
びS2048,1だけが図示される。
導体が用いられる時、センサ自体は必要ならX線感知で
よい。しかし、X線診断での使用には、その上に配置さ
れたリン層上にX線を入射される際、光を受ける感光フ
ォトダイオードを用いることも可能である。図1に示す
マトリクスのセンサの構成を例としてセンサS1,1 に対
し説明する。
フォトダイオード1からなる。蓄積キャパシタンス2は
フォトダイオード1と平行に配置される。フォトダイオ
ード1の陽極と蓄積キャパシタンス2の1つの電極はこ
れらの電極を負の直流電圧でバイアスするよう直流電源
4に接続される。フォトダイオード1の陰極と蓄積キャ
パシタンス2の他の電極は共に電気スイッチとして働く
電界効果トランジスタ3のソース端子に接続される。こ
れらのセンサは例えば薄フィルム技術で製造されうる。
ード1に入射される時、フォトダイオードは伝導性にな
り、直流電源4によりバイアスが与えられる結果、セン
サの蓄積キャパシタンス2は充電され、電荷はセンサの
関連するフォトダイオードに入射する放射の強度に依存
する。従って、特定の時間の後キャパシタンス2に蓄積
された電荷は放射線強度の尺度である。この電荷はスイ
ッチングトランジスタ3を介して各センサ素子に対して
個々に読出されうる。
スイッチングラインが先ず設けられる。図1に示す例で
は、第1の行に対してスイッチングライン331 、第2
の行に対してスイッチングライン332 、第2048の
行に対してスイッチングライン332048が設けられる。
これらのスイッチングラインはセンサの電界効果トラン
ジスタ3のゲート端子に接続される。従ってスイッチン
グラインは関連したセンサ行のセンサを活性化する。ス
イッチングラインはセンサ読取モード及び休止モードの
両方で用いられる装置30により活性化される。この装
置を図2乃至図5を参照して詳細に説明する。
に対して、各読取ライン8,9及び10が設けられる。
これらの読取ラインは関連した列の電界効果トランジス
タのドレーン端子に全て接続される。3つのラインだけ
が示される読取ラインの夫々では、増幅器11,12又
は13が配置される。映像情報を表わし、読取ラインを
介して抽出された電荷はこれらの増幅器で増幅され、次
にアナログマルチプレクサ14の直列信号に変換され、
その信号は更なる処理の為マルチプレクサの出力15に
取り出される。
ト装置30aの第1の例を示すブロック系統図である。
図2の装置30aはリセット装置としてだけでなく、読
取処理の為の制御装置としても又役立つように構成され
る。図2では、センサマトリクスは参照番号S1,1 ,
…,S2048,2048 を有するブロックとして示される。こ
のセンサマトリクスは2048のスイッチングラインか
らなり、それを介してマトリクスの2048の行は個々
に活性化されうる。図2は、例として、これらのスイッ
チングラインのほんの幾つかを示す。スイッチングライ
ンは参照番号331 ,332 ,…,332048で示され
る。
つのセンサ行だけを活性化するよう構成される。この
為、装置は次々に配置され、各々64の出力を有するシ
フトレジスタ33からなる。全体で2048センサ行が
あるので、32のシフトレジスタ33は、次々に配置さ
れる。図2のパルス信号A31はシフトレジスタ33から
なるシフトレジスタチェーンの入力側に印加されうる。
この信号はリセット装置により実行さるべきリセット処
理に対するパルスを与える。このパルスはレジスタチェ
ーン33を介してシフトされ、順次にレジスタの出力に
現われ、これによりスイッチングライン331乃至33
2048はパルスの期間に対して順次に活性化される。シフ
ト処理に対して、スイッチングクロック信号が必要とさ
れ、この信号は各シフトレジスタ33に印加され、図2
に参照番号T32で示される。
細に説明する。図2に示すリセット装置31aはリセッ
ト装置としてのみならず、センサマトリクスの読取処理
に対する制御装置としても用いられる。この為クロック
信号T32は図3に示す第1の時間間隔で読取クロック信
号として用いられる。図3では、例えばクロック信号T
32及びレジスタ33からなるレジスタチェーンにより制
御されるセンサ行2047及び2048用読取処理を示
す。かかる読取処理の終りに、これらの2つの行は、勿
論1乃至2046行の順次の読出しの後に読出される。
信号T32の周波数は増加する。信号A31のパルスはレジ
スタ33からなるレジスタチェーンの入力側に印加さ
れ、そのパルスはレジスタチェーンを介してシフトさ
れ、次にレジスタの出力に現われる。図3に示す状態に
おいて、幅Nのこのパルスは先ず第1のレジスタ33の
第1の出力に現われ、これにより第1の行のスイッチン
グライン331 が活性化される。次に、T32の次のパル
スの時、第2のセンサライン332 は活性化される。こ
れは単にわずかな行を図3に示す次の行に対して、最後
にセンサ行2048の最終スイッチングライン332048
が活性化されるまで続く。これらの活性化動作の各々は
信号A31のパルスのパルス幅Nに従って進められ、即ち
各スイッチングラインは信号A31のパルスで決められた
時間に対してだけ活性化される。本リセット装置におい
て、一度にたった1つのセンサ行だけが活性化され、そ
の結果、図1に示す装置の読取ラインを介して伝送され
る最大電荷は1つのセンサ素子に蓄積されえ、次の増幅
器が過負荷されないことを確実にする電荷であるリセッ
ト処理の時間を最小にする為、信号T32N はこの処理中
増加した周波数のリセットクロック信号として印加され
る。
始めを示し、そこでは上記リセット処理が実行され、そ
の読取処理中クロック信号T32は再び低周波数を有す
る。信号A31で与えられたパルスはレジスタ33からな
るレジスタチェーンを通って再びシフトされ、これによ
り1乃至2048行は順次に活性化され、次の行が非活
性化されるまで活性化されない。これはセンサからの映
像情報を読取る処理に対して必要であり、その理由は個
々のセンサ行に蓄積された電荷は明らかに電荷を個々の
センサに割当てられるのを可能にするよう別々に更に処
理さるべきであるからである。
用に用いられうるリセット装置30bの第2の例を示
す。一度にただ1つの代りに、16のセンサ行がこの第
2の例ではリセット処理用に同時に活性化される。図4
に示す装置30bは又クロック信号T32が印加される3
2のシフトレジスタ33からなる。それは更にスイッチ
ング信号S35により制御されるスイッチ34からなる。
これらのスイッチ34は、第1のスイッチ位置にシフト
レジスタ33が直列に配置され、入力信号A31a がこれ
らのシフトレジスタの第1の入力側に印加されるように
して制御されうる。スイッチ34の第2のスイッチ位置
では、レジスタはもはや直列に配置されないが、スイッ
チング信号A31b はシフトレジスタ33の夫々の入力側
に印加される。シフトレジスタ33が直列に配置される
第1のスイッチ位置は読取処理に対応し、第2のスイッ
チ位置はリセット処理に対応する。
の信号波形を示すタイムチャートである図5を参照して
詳細に説明する。図5はシフトクロック信号として、又
読取モードでの読取クロック信号として用いられるクロ
ック信号T32を示す。図5に示す如く、この信号T32は
リセットクロック信号として及び読取クロック信号とし
て同じ周波数を有する。即ち読取モード及びリセットモ
ードの両方で変形してない形式で用いられる。
するセンサ行2047及び2048に対する読取処理を
示す。かかる読取処理中、図4に示す装置のスイッチ3
4はそれらの第1のスイッチ位置を占め、これによりシ
フトレジスタ33は直列に配置される。図5の第2の時
間間隔において、スイッチ34は図5での第2の時間間
隔に示される信号A31b のパルスがシフトレジスタ33
の夫々の入力側に印加されるようそれらの第2のスイッ
チ位置にセットされる。その結果、このパルスは信号T
32の次のクロックパルス時に32のシフトレジスタ33
の夫々の出力に現われる。図5の例では、これはスイッ
チライン33、及び331985に対して示される。信号T
32の次のクロックパルス時に、該パルスは又例としてス
イッチングライン332 及び331986に対して図5に示
す32のシフトレジスタ33の夫々の出力に現われる。
これは、シフトレジスタの最終出力が活性化される迄、
即ち図5に示す状態では終りから2番目周期でのスイッ
チングライン3363及び最後にスイッチングライン33
64及び332048まで続けられる。
はシフトレジスタ33の各個々の出力もクロック信号T
32の所定数のクロックパルスに対して活性化されたまま
であり、期間は信号A31b のパルスの幅に依存する。リ
セット処理がスイッチングライン3364,331028等乃
至332048の活性化により終了した後、読取処理は再び
実行され、それは図4の装置30bによりなされる。こ
の為、スイッチ34は再びそれらの第1の位置に切換え
られ、これによりレジスタ33は再び直列に配置され
る。信号A31a に現われるパルスは次にシフトレジスタ
33を通って順次にシフトされ、パルスの幅は、前に活
性化された行が非活性化されるまで等しい行が活性化さ
れないような幅である。
対して、信号A31及びA31b のパルスの幅は読取処理の
完了時、センサに更に蓄積された電荷の適切な部分がリ
セット処理中に読出されるように選択される。この為、
パルスは例えば略99%の残留電荷がセンサから読取ラ
インを介してドレーンされるような寸法とされる。リセ
ット処理の長さは急速映像シーケンスの記録を大きく損
なわないよう非常に小さい。
第1の例のブロック系統図である。
ムチャートである。
第2の例を示す図である。
ムチャートである。
Claims (10)
- 【請求項1】 行と列のマトリクスに配置された光感知
又はX線感知のセンサ(S1,1 ,…,S2048,2048 )か
らなり、各センサは入射放射線の量に応じて電荷を発生
し且つ1つの電気スイッチ(3)を有し、活性化された
センサ行のセンサの電荷が関連した読取ライン(8,
9,…,10)を介して同時にドレーンされるよう各セ
ンサ行に対してスイッチングライン(331 ,…,33
2048)を介して電気的スイッチ(3)が活性化されうる
装置であって、前に読取られたセンサ行から残留電荷を
ドレーンするために、リセットクロック信号(T32)の
所定の数のクロックパルスの後に、毎回、読出センサ行
の更なるセンサ行を活性化し、且つ、各活性化されたセ
ンサ行をその活性化の後に所定の数のクロックパルスで
非活性化する、少なくとも1つの読出センサ行を活性化
するリセット装置(30a,30b)が設けられること
を特徴とする装置。 - 【請求項2】 リセット装置(30a,30b)はシフ
トレジスタ装置からなり、マトリクスの各スイッチング
ライン(331 ,332048)はシフトレジスタ装置の1
つの出力に毎回結合され、パルス(A31,A31b )はシ
フトレジスタ装置の入力側に印加され、リセットクロッ
ク信号(T32)のクロックリズムでシフトレジスタ装置
でトラバースし、時間的にずれたシフトレジスタ装置の
出力に現われることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 マトリクスの各列の全てのセンサ(S
1,1 ,…,S2048,204 8 )は関連した共通読取ライン
(331 ,…,332048)を有し、リセット装置(30
a,30b)は全てのセンサの行に対して残留電荷をド
レーンすることを特徴とする請求項1又は2記載の装
置。 - 【請求項4】 リセット装置は初めに1つのセンサ行を
活性化し、続いて、所定の数のクロックパルスの後、毎
回1つの更なるセンサ行を活性化することを特徴とする
請求項1乃至3のうちいずれか一項記載の装置。 - 【請求項5】 リセットクロック信号(T32)の周波数
はセンサ行がセンサの読取周期中順次に活性化される周
期周波数より高いことを特徴とする請求項4記載の装
置。 - 【請求項6】 リセット装置は初めにnのセンサ行を活
性化し、次に所定数のクロックパルスの後、毎回nの更
なるセンサ行を活性化し、ここでnは1より大きい整数
であることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか
一項記載の装置。 - 【請求項7】 シフトレジスタ装置はn個のレジスタ
(33)からなり、シフトレジスタ装置の入力側に供給
されたパルスはn個のシフトレジスタ(33)の各々の
入力側に印加され、リセットクロック信号(T32)のク
ロックリズムでn個のシフトレジスタ(33)の夫々を
トラバースし、マトリクスのスイッチングライン(33
1 ,…,332048)の各々はシフトレジスタ(33)の
出力に結合されることを特徴とする請求項2又は6記載
の装置。 - 【請求項8】 リセット装置(30a,30b)は、読
出しモード又は、リセットモードのいずれかで、センサ
行を活性化していることを特徴とする請求項1乃至7の
うちいずれか一項記載の装置。 - 【請求項9】 リセットクロック信号(T32)の周波数
はセンサ行がセンサの読取周期中順次に活性化される周
期周波数に等しいことを特徴とする請求項8に記載の装
置。 - 【請求項10】 請求項1乃至9のうちいずれか一項記
載の装置で使用のX線検査装置。
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