JP4449215B2 - 集積データ捕そく増幅器を備える画像検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、半導体材料からできた感光センサの配列を使用するタイプの画像検出器に関する。本発明は、放射線画像の検出の場合に特に有益な（しかし排他的でない）方式で当てはまる。本発明の目的は、詳細には多数の感光センサを使用する画像検出器の場合に、製造を容易にし、そのコストを削減すること、ならびに測定の安定性および得られる画像の品質を改善することである。
【０００２】
半導体材料でできたセンサの配列または感光点を使用することは、画像捕そく技術では一般的な慣行である。感光点は、半導体材料、例えばシリコン上に作成され、非常にしばしば、少なくとも１つのフォトダイオードをそれぞれ備える。フォトダイオードは、可視放射または近可視放射に一般に対応する波長帯で感応する。
【０００３】
意図する適用例に依存して、感光配列は非常に様々な数のピクセルを備えることができる。すなわち感光点については、数個から数万個にわたる（そして場合によっては、例えば５０ｃｍ×５０ｃｍのオーダの次元に対して数百万もの感光点となる）。
【０００４】
半導体材料でできた感光点を用いて得られる画像の利点の１つは、これらの画像をデジタル化することができ、利点として具体的には処理や画像の格納を容易にするという事実にある。もちろん、デジタル・タイプの画像に結びついた利点は、放射線画像検出の分野、具体的にはＸ線を用いる医療撮像の分野で同様に重要である。
【０００５】
前述したような感光配列を放射線画像の検出に適用するために、シンチレータ物質でできたスクリーンをＸ線放射と配列の各感光点との間に置くことが良く知られている。シンチレータ物質は、Ｘ線放射を、感光点が感応する波長帯の光放射に変換するように選ばれる。
【０００６】
共通動作モードのうちの１つにより、各感光点は、フォトダイオードと共に連続して取り付けられる、スイッチとしての機能を果たす要素を備える。各スイッチ要素の行ごとの制御（フォトダイオードがその過程で測定光信号、すなわち検出すべき画像に対応する信号に露光される、露光段階または集積段階の後に実施される制御）により、集積段階の間に対応するフォトダイオードによって生成される列電荷に移動することが可能となる。集積段階の間、フォトダイオードは、かなり強力に逆バイアスされ、その結果フォトダイオードは、この段階の間に生成された電荷がその中に格納されるキャパシタンスを形成することに留意されたい。
【０００７】
次いで増幅器および多重化回路により、様々な感光点からの電荷を、読み出しおよびデータ処理回路に移送することが可能となる。前述のような、それぞれの感光点がスイッチ要素と協働するフォトダイオードを備える配列は、その動作モードと共にフランス特許出願第８６１４０５８号（公告第２６０５１６６号）に記載されている。
【０００８】
前述の動作例では、電荷は、生成されたときに、それによって電荷が生成されるフォトダイオードの帯域に格納される。別の公正（ｆａｉｒｌｙ）共通動作モードに従って、Ｘ線撮像および可視放射に基づく撮像に関してはいずれも、電荷は、生成されるとすぐに転送され、その結果、例えば積算器機能を提供する増幅器のレベルで、フォトダイオードの帯域の外に格納される。例えばＸ線ＣＴスキャナで遭遇する可能性があるこの構成により、具体的には本発明が解決しようとする様々な問題が提起される。しかし、それでも本発明により提案される解法によって、前述の動作モードでも適用例が見つかることに留意されたい。
【０００９】
ＣＴスキャナは、Ｘ線の単一発生源と、多数の感光点を備えることができる検出器アセンブリを一般に使用するＸ線装置である。発生源および検出器アセンブリによって形成されるアセンブリは、患者のスライスの内部画像を形成する目的で、患者の体に対して平行移動する際に回転および／または移動することができる。そのような装置は、例えば文書ＵＳ−Ａ−５５９２５２３に記載されている。
【００１０】
図１は、ＣＴスキャナの不可欠な要素の一部を略図で単純に表す。ＣＴスキャナは、Ｘ線放射２を生成する発生源１および検出器アセンブリ４を備える。Ｘ線放射２は、発生源１と検出器装置４との間に置かれた患者の体３を照射する。ＣＴスキャナは、点６によって表される回転軸について回転する。ＣＴスキャナは、体３によって覆われたＸ線フィールドの外に位置する補助検出器５をさらに備えることができる。検出器装置４は、円弧に従って延長する縦を有する。検出器アセンブリ４は、検出器装置４の縦および横に沿って配置された多数の感光検出点を備える。感光点は、検出モジュールＭＤ中にまとめることができる。
【００１１】
ＣＴスキャナは、検出器装置４の縦に沿って並んで配置される、例えば最大数十の検出モジュールを備えることができる。各検出モジュールＭＤは、感光配列７２上に重ねられたシンチレータ材料７１を備える。シンチレータ材料は、Ｘ線放射を、感光配列がそれに対して感応する光放射に変換する機能を有する。したがってシンチレータ材料は、発生源１側に位置する。
【００１２】
感光配列７２は、例えば３２行および１６列、すなわち全部で５１２個のダイオードに沿って配置された、フォトダイオードのグリッド（図１には示していない）を備えることができる。ＣＴスキャナに関する適用例などのある適用例では、各フォトダイオードは、具体的には電荷がフォトダイオードによって生成されたときに電荷を受け取り、集積する機能を有するデータ捕そく増幅器にリンクされる。電荷のこの集積により、ある方式で電荷の格納が達成される。この電荷の格納は、前述の他の動作モードではフォトダイオード自体のレベルで実行されるが、この場合においては、この格納は感光配列の外で実行される。
【００１３】
実際この構成では、フォトダイオードから信号を受け取る増幅器は、フォトダイオードと同じ基板上には作成されず、これらの増幅器は、感光配列の近くに配置することができる。
【００１４】
図２は、図１の配列７２に類似の感光配列７を略図で表し、その各感光点は、フォトダイオードによって形成される。説明を簡単にするために４つのフォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４だけを表す。この例では、それらは２つの行Ｌ１、Ｌ２、および２つの列ｃｌ１、ｃｌ２に配置される。フォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４は、基板Ｓｂ１上に作成され、構成例として、１つの同じ端、表される非限定的例ではフォトダイオードのアノードによって、前記基板とアースに電気的に全てリンクされる。
【００１５】
各フォトダイオードの他端、すなわちカソードは、個々の導線１９に接続され、それを介してこれらの各カソードは、各フォトダイオードに特有の増幅器ａ１〜ａ４の第１入力Ｅ１に接続される。
【００１６】
増幅器ａ１〜ａ４は、演算増幅器を用いて共通に構築される。しかし、それらを別々の構成要素として１つまたは複数のトランジスタを用いて実施することも、知られた実施例である。フォトダイオードによって送達されるデータを（電荷の形態で）捕そくすることを意図するこれらの増幅器は、非常に厳しい制約を満たさなければならない。すなわち、測定の再生についての低ノイズ、高ダイナミック・レンジ、および高安定性である。
【００１７】
表される従来の例では、各第１入力Ｅ１は、実際には演算増幅器ａ１〜ａ４の「−」反転入力に相当する。
【００１８】
いわゆる集積キャパシタンスＣｉは、各増幅器ａ１〜ａ４の第１入力と出力Ｓ１との間にリンクされる。（例えばＭＯＳタイプのトランジスタからなる）第１スイッチ要素Ｉ１は、各集積キャパシタンスＣｉに並列に取り付けられる。「駆動入力」と呼ばれる、（増幅器の「＋」非反転入力に相当する）増幅器ａ１〜ａ４の第２入力Ｅｐは、駆動電圧ＶＰ１と呼ばれる電圧を受け取る。その駆動電圧ＶＰ１は、この例ではアースに対して生成される。
【００１９】
駆動電圧ＶＰ１の駆動入力Ｅｐへの印加は、第１電極Ｅ１上に、フォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４のバイアス電圧ＶＰとなる電圧を確立する効果を有する。したがって、バイアス電圧ＶＰの値は、駆動電圧ＶＰ１の値に依存し、駆動電圧ＶＰ１の変動に追従し、具体的には増幅器の性質および品質に依存して、駆動電圧ＶＰ１に多少とも近づく。これは、フォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４によって送達される電荷を受け取るために使用される各増幅器が、フォトダイオードにリンクされる入力Ｅ１に加えて、バイアス電位ＶＰがそこから第１入力Ｅ１ステム上に存在する駆動電圧ＶＰを受け取るように、駆動入力Ｅｐなどの別の入力を備えなければならないことを示す。
【００２０】
各増幅器ａ１〜ａ４の出力Ｓ１は、第２スイッチ要素Ｉ２にリンクされ、第２スイッチ要素Ｉ２の反対側は、いわゆる格納キャパシタンスＣｓにリンクされる。格納キャパシタンスＣｓの反対の極板は、この例ではアースにリンクされる。
【００２１】
様々な他の手段も格納キャパシタンスＣｓにリンクされ、それらは、具体的には電荷を多重化およびデータ処理回路に移送することを可能にするが、これらは本発明の分野から逸脱し、かつそれ自体知られているのでこれらの手段はさらに詳細には述べない。実際、本発明に直接関わる領域は、増幅器ａ１〜ａ４の出力Ｓ１にとどまる。
【００２２】
露光または集積段階の間、第１および第２スイッチＩ１、Ｉ２は開いており、フォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４によって送達される電荷は、対応する増幅器ａ１〜ａ４に集積される。次の段階では、第２スイッチＩ２は閉じており、集積段階の間に増幅器によって集積された電荷量は、格納キャパシタンスＣｓに移送される。この移送が実施されたとき、第２スイッチＩ２は、開状態に配置され、次いで第１スイッチＩ１が一瞬閉じられ、集積キャパシタンスＣｉが放電され、新しいサイクルが可能となる。
【００２３】
フォトダイオードが露光される光信号の強度にその量が依存する電荷を送達する集積段階で、フォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４を正しく動作させるために、これらのフォトダイオードに印加されるバイアス電圧は、一般に０ボルト（ゼロ）と２０ｍＶの反転バイアス値の間になければならない。測定の品質とフォトダイオードの安定性が深刻に悪化すべきでない場合、このバイアスは、安定しており、かつ全てのフォトダイオードに等しく印加しなければならない。
【００２４】
少ない数、例えば数十のフォトダイオードを使用する装置の場合、これらのフォトダイオードによって送達された信号を、個々のチャネルをそれぞれに対して使用することによって、かつ各チャネルの適切な動作のために必要な何らかの適応を行うことによって、例えば各増幅器に対して、それが受け取る駆動電圧の値を調整することによって、処理することは許容可能であり、その結果各フォトダイオードが正しくバイアスされる。
【００２５】
しかし、数百のフォトダイオードを備える配列の場合、この方法は、製造の容易さ、バルキネス、熱放散、また全体的なコストはもはや適切ではなく、ａ１〜ａ４などの増幅器の集積が必要となる。そのような集積は、運悪く感光配列との適合性に関しての問題を提起する。具体的には、個々の処理チャネルをもはや用いない場合、例えば演算増幅器を使用することは、後続の説明でさらに説明するように具体的には電圧しきい値の違いのために、より難しくなる。
【００２６】
用語「集積」は、比較的かなり大きな数、例えばナンバリング６１、１２８、２５６、またそれ以上のａ１〜ａ４等の増幅器になる可能性があるものを１つの同じ基板上に形成するのに必要な、少なくとも全ての構成要素を、本質的に従来の方式で含む集積回路の使用（および場合によっては実施すること）を示唆することを意図することに留意されたい。
【００２７】
増幅器ａ１〜ａ４は、増幅器の機能と、積算器の機能と、バイアス電圧ＶＰの電位のうちの１つをそれにリンクされたフォトダイオードの端のうちの１つに印加する機能とを加えたものを含む、いくつかの機能を果たすことにも留意されたい。また、これらの増幅器は、後続の説明でアダプタ増幅器のａ１〜ａ４と称する。
【００２８】
フォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４が基板上に実施され、アダプタ増幅器ａ１〜ａ４が別の基板上にあるという事実により、熱変動についての安定性に関する困難が提起される。この場合の熱ドリフトは、非常に様々となる可能性があり、有害となる可能性がある。具体的には、トランジスタのしきい電圧は、温度と共にかなり激しく変動し、したがって例えば第１入力Ｅ１と、アダプタ増幅器ａ１〜ａ４の駆動入力Ｅｐとの間に存在する電圧値の間の違いを変更する傾向がある。
【００２９】
さらに、異なる製造バッチからの集積回路は、異なる動作電圧を有することが知られている。この場合、集積回路により、それらに関連するフォトダイオードに対して異なるバイアス電圧が課される。
【００３０】
一般に低熱ドリフトや良い安定性を求めるとき、差動タイプの増幅器（熱ドリフトは２０μＶ／℃未満）を使用することは知られた慣行である。したがってこの観点から、差動増幅器は、この人気のある集積増幅器となることができるが、本出願の場合は、具体的にはこのタイプの増幅器の入力ステージが２つのトランジスタを必要とし、したがって比較的かなり大きな因子√２（２の平方根）だけノイズを上昇させる傾向にあるという事実の結果として、このタイプの増幅器は不適である可能性がある。さらに、このタイプの増幅器は、２倍のシリコンの領域を使用し、それによってそのバルクおよびコストを増加させる傾向にある。
【００３１】
別の解法（低ノイズに好ましい）としては、ただ１つの入力トランジスタを使用するアダプタ増幅器を使用することもできる。
【００３２】
図３は、図２のアダプタ増幅器ａ１〜ａ４によって提供される機能を果たすことができる増幅器ａ’のダイアグラムを表す。
【００３３】
増幅器ａ’は、３つのＭＯＳタイプ・トランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３を備える。トランジスタＱ１およびＱ２は、よく知られたカスコード・タイプの相互コンダクタンス増幅器を形成する。トランジスタＱ１は、そのゲートＧ上の低電圧ノイズをトランジスタＱ１に与える大きい領域を備えることができる。Ｑ１のこのゲートＧは、第３トランジスタＱ３のソースＳにリンクされ、この点は増幅器ａ’の入力Ｅを形成する。図２に示す増幅器ａ１〜ａ４に対するこの入力Ｅは、「−」反転入力を表し、したがって、（点線で表す）フォトダイオードＤｐがそれにリンクされるべきＥ１などの第１入力を表す。Ｑ１のドレインＤは、そのゲートＧが固定電圧ＶＦに保持され、そのドレインＤが一方で電流発生器Ｇｉによる供給電圧Ｖ＋にリンクされ、他方で第３トランジスタＱ３のゲートＧにリンクされるトランジスタＱ２のソースにリンクされる。Ｑ３のドレインＤは、その一端が供給電圧Ｖ＋にリンクされる集積キャパシタンスＣｉ’の他端を受け取る。
【００３４】
キャパシタンスＣｉ’は電流を集積し、キャパシタンスＣｉ’に並列に配置されたスイッチＩ１’により、キャパシタンスＣｉ’の電荷を周期的にゼロにリセットすることが可能となる。Ｑ３のドレインＤは、増幅器ａ’の出力となり、図２の増幅器の出力Ｓ１に対応する（したがってこの出力は、図２に示す第２スイッチＩ２に接続しなければならないことになる）。第１トランジスタＱ１のソースＳは、増幅器ａ’の第２入力Ｅｐとなる。この入力Ｅｐは、図２の増幅器の「＋」非反転入力に対応し、したがって駆動電圧ＶＰ１を受け取ることを意図する駆動入力となり、その結果入力Ｅ１に対してバイアス電圧ＶＰ２を決定する。
【００３５】
この増幅器は、作動増幅器と比較して、具体的にはノイズに関して利点を示すが、前述のこの増幅器のダイアグラムは、前で予想されるのと同様に集積されるように選ばれる場合、問題も提起する。この増幅器は、実際２ｍＶ／℃程度のかなりの熱ドリフトを受ける。さらに、このタイプの増幅器を集積するとき、１つの集積回路から別の集積回路で、０．１ボルト〜０．２ボルトの違いが可能である。その結果、いくつかのそのような集積回路が関連付けられる場合、各回路は、それ自体のしきい電圧を有することになる。したがって、０〜２０ミリボルトの間でフォトダイオードのバイアス電圧を探索する。
【００３６】
これらの説明は、前述の集積は望ましいが、特に実装することが難しいことを示す。
【００３７】
本発明の目的は前で引用した問題、具体的には使用する全てのフォトダイオードに対する１つの同じバイアス、ならびにこのバイアスを時間にわたって維持することに関する問題を解決することであり、したがって感光配列のデータの捕そくで有益な要素の集積を可能にし、増幅器のタイプの広範な選択の使用を可能にすることである。
【００３８】
この目的のために、本発明は１つの同じ基板上に集積回路の形で作成されるアダプタ増幅器を作成すること、および参照として作用する電位を得て、その結果この参照電位に対するフォトダイオードのバイアス電圧を定義するためのこれらの集積アダプタ増幅器のうちの１つの使用法を提供する。
【００３９】
この組み合わせにより、提起される問題の全てまたは一部を解決することが可能となる。実際１つの同じ集積回路の増幅器は、ｍＶの数分の１以内で同じ熱変動を有するからである。
【００４０】
したがって、本発明は、少なくとも１つのフォトダイオード配列と、フォトダイオードによって生成された電荷を受け取るように意図するアダプタ増幅器とを備え、これらの電荷が、フォトダイオードがその間にそれぞれバイアス電圧によってバイアスされるいわゆる集積段階の間に生成され、バイアス電圧がアダプタ増幅器によって各フォトダイオードに供給される画像検出器に関し、一方ではアダプタ増幅器が少なくとも１つの集積回路として構築され、アダプタ増幅器から分岐した参照電位に対するバイアス電圧を定義するための手段をさらに含むことを特徴とするものである。
【００４１】
本発明は、非限定的例によって、添付の図への参照と共に与えられた以下の説明を読むことでよりよく理解されよう。
【００４２】
図４は、この例では図２の構造と同一の感光配列７を表す。感光配列７は、基板Ｓｂ１上に形成されるフォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４を備える。説明する非限定的例では、全てのアノードは、例えば基板によって共にリンクされる。図２の例と同様に、各フォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４のカソードは、配列７の外の、フォトダイオードによって生成された電荷の送達先のアダプタ増幅器Ａ１〜Ａ４の第１入力Ｅ１にリンクされる。これらのアダプタ増幅器Ａ１〜Ａ４は、図４では演算増幅器として表され、例えば既に図２への参照と共に説明したアダプタ増幅器ａ１〜ａ４に類似し、同じ機能を果たす。
【００４３】
本発明の１つの特徴により、フォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４のデータの捕そくに有用なアダプタ増幅器Ａ１〜Ａ４は、少なくとも１つの集積回路９として構築され、その結果図４の例では、１つの同じ基板Ｓｂ２上に形成される。
【００４４】
例えばアースに対して参照される、既に述べた駆動電圧ＶＰ１と呼ばれる電圧は、アダプタ増幅器Ａ１〜Ａ４の第２入力または駆動入力Ｅｐに印加される。前で既に説明したのと同様に、これは、第１入力Ｅ１上に存在し、したがってフォトダイオードのカソードに接続されるバイアス電圧ＶＰの電位のうちの１つとなる。
【００４５】
本発明の第１実施形態において、別のその特徴に従って、バイアス電圧ＶＰの他の電位をフォトダイオードのアノードに印加するために、追加の増幅器、すなわちこの例では第５アダプタ増幅器Ａ５を使用する。この増幅器Ａ５は、４つのアダプタ増幅器Ａ１〜Ａ４と構造的に同一であり、それらと同じ基板Ｓｂ２上に作成されるが、フォトダイオードはリンクされない。この追加の増幅器Ａ５の駆動入力Ｅｐは、同様に駆動電圧ＶＰ１にリンクされ、したがってその第１入力Ｅ１は、他の第１入力Ｅ１と同様にバイアス電圧ＶＰの電位に導かれる。
【００４６】
追加の増幅器Ａ５の第１入力Ｅ１上に存在する電位を参照電位ＶＲとみなす。
【００４７】
本発明の新しい特徴によれば、参照電位ＶＲは、フォロワ増幅器Ａｓとして動作する、（例えば参照ＬＭ３０８の下で知られる）共通タイプの演算増幅器に印加される。フォロワ増幅器Ａｓは、その入力に印加される参照電位ＶＲを低インピーダンスで再生する。フォロワ増幅器Ａｓの出力Ｓｏは、配列７の基板Ｓｂ１にリンクされ、したがってフォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４のアノードに低域フィルタによってリンクされる。低域フィルタは、従来のように、一方が出力Ｓｏと基板Ｓｂ１との間に直列に挿入される抵抗器Ｒｆによって形成され、他方がアースと基板Ｓｂ１との間に接続されるキャパシタンスＣｆによって形成される。
【００４８】
これらの条件の下では、バイアス電圧ＶＰは、参照電位ＶＲに対して定義される。参照電位ＶＲに常に非常に近い電位が、フォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４のアノードに印加されるからである。参照電位ＶＲ自体はフォトダイオードのカソードに印加される電位に非常に近く、バイアス電圧ＶＰは、全ての温度で、ゼロまたは非常に小さいことになる。
【００４９】
本発明のこのバージョンでは、配列７の全てのフォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４は、１つの同じ集積回路９にリンクされ、したがって集積回路９は、この場合、参照電位ＶＲを送達するように、フォトダイオードの数よりも少なくとも１つまたは複数個多いアダプタ増幅器を備える。もちろん、配列７中に含まれるフォトダイオードの数は、表されているものと異なる可能性があり、より小さく、またはより大きく、例えば数百または数千またはそれ以上となる可能性がある。この場合、集積回路に含まれるアダプタ増幅器の数を増加させる必要がある。これは、図４に例として示す一般的な編成を変更しない。
【００５０】
本発明のこのバージョンでは、１つの同じ配列のフォトダイオードを、様々な集積回路により送達されるバイアス電圧の間の違いを回避するように、１つの同じ集積回路中に含まれるアダプタ増幅器に関連付けることが実際に好ましい。
【００５１】
アダプタ増幅器Ａ１〜Ａ５は、図３に表される増幅器ａ’のタイプの増幅器からなることが有利であることに留意されたい。このタイプの増幅器は、実際好ましいノイズ特徴を示し、駆動入力を有し、アダプタ増幅器Ａ１〜Ａ５によって果たされる全ての機能を提供することを可能にする。
【００５２】
図５は、具体的には１つの同じフォトダイオード配列を読み込むためにいくつかの集積回路を使用することを可能とする点で有利な、本発明の第２実施形態を表す。
【００５３】
図５に示す感光配列７は、図４に示すものと同じであり、すなわち説明を簡単にするために、同じ４つのフォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４を用いて表す。ダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４の全てのアノードは、例えば基板Ｓｂ１によって共にリンクされる。
【００５４】
本発明のこのバージョンでは、フォトダイオードはグループに分けられる。すなわち、あるフォトダイオードは、第１集積回路１０に属するアダプタ増幅器に関連付けられ、他のフォトダイオードは、第２集積回路１１に属するアダプタ増幅器に関連付けられる。表される例では、１つの同じ行Ｌ１の２つのフォトダイオードＤｐ１、Ｄｐ２は、グループを形成し、それらのカソードによって、第１集積回路１０に含まれる第１および第２アダプタ増幅器Ａ１、Ａ２の第１入力Ｅ１にそれぞれリンクされる。他の行Ｌ２の２つのフォトダイオードＤｐ３、Ｄｐ４は、第２グループを形成し、第２集積回路１１に含まれる第１および第２アダプタ増幅器Ａ１、Ａ２の第１入力Ｅ１にそれぞれリンクされる。
【００５５】
適切な動作のために必須の条件ではないが、２つの集積回路１０、１１は、同じタイプのアダプタ増幅器を用いて構築することができる。表される非限定的例では、各集積回路１０、１１は、３つのアダプタ増幅器Ａ１、Ａ２、Ａ３を備え、そのうちの最初のＡ３は、第１入力Ｅ１上に存在する参照電位ＶＲを提供することを意図する追加のアダプタ増幅器である。
【００５６】
固定電圧Ｖ２は、バイアス電圧ＶＰの電位のうちの１つとなるために、配列７の基板Ｓｂ１、したがって全てのフォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４のアノードに印加される。本発明によれば、固定電圧Ｖ２に対して所望の値を有するバイアス電圧ＶＰの他の電位は、駆動入力Ｅｐに対して、比較器回路１２ａ、１２ｂを使用するサーボ制御によって生成される駆動電圧ＶＰ１ａ、ＶＰ１ｂを印加することによって、カソードに送達される。比較器回路１２ａは、集積回路１０に割り当てられ、比較器回路１２ｂは、集積回路１１に割り当てられる。したがって、バイアス電圧ＶＰは、第１入力Ｅ１上に存在する電圧と、固定電圧Ｖ２との間の電位差に対応する。
【００５７】
比較器回路１２ａ、１２ｂは、例えば参照ＬＭ３０８の下で商業的に知られる増幅器などの、演算増幅器１３ａ、１３ｂをそれぞれ備える。各演算増幅器１３ａ、１３ｂは、具体的にはその第１および第２入力「−」、「＋」にそれぞれ印加される第１と第２電圧との間の違いを検出したときに、信号を送達する電圧比較器となるように、従来式に取り付けられる。この場合、各演算増幅器１３ａ、１３ｂは、その出力１５ａ、１５ｂに対して、その符号がその入力に対する違いの向きに依存する信号を送達する。
【００５８】
説明する非限定的例では、配列７の基板Ｓｂ１に印加される固定電圧Ｖ２は、抵抗器Ｒ５（例えば１００ｋΩ）によって２つの増幅器１３ａ、１３ｂの「＋」非反転入力にも印加される。集積回路の駆動入力Ｅｐは、それに対応する増幅器１３ａ、１３ｂの出力１５ａ、１５ｂ、すなわち第１集積回路１０に対しては出力１５ａ、第２集積回路１１に対しては１５ｂにリンクされる。このリンクは、コンデンサＣｆ１（例えば１０００μＦ）と協働し、低域フィルタを形成する抵抗器Ｒ６（例えば１０００Ω）によって影響を受ける。参照電圧ＶＲを送達する第１入力Ｅ１に対しても同じことが当てはまり、その第１入力のうち第１集積回路１０に属するものは、増幅器１３ａの「−」反転入力にリンクされ、第２集積回路１１に属するものは、増幅器１３ｂの「−」反転入力に、それぞれ（Ｒ５に等しい）抵抗Ｒ７によってリンクされる。最終的に、各増幅器１３ａ、１３ｂについて、「−」反転入力は、例えば１μＦの値を有するコンデンサＣ５によって出力１５ａ、１５ｂにリンクされる。２つの増幅器１３ａ、１３ｂは、電圧を用いて標準的に印加される（図示せず）。
【００５９】
各論理増幅器１３ａ、１３ｂは、第１および第２集積回路１０、１１の駆動入力Ｅｐにそれぞれ印加される駆動電圧ＶＰ１ａ、ＶＰ１ｂを送達する。これらの各駆動電圧は、次いで、それが生成し、対応する演算増幅器の「−」反転入力に印加される参照電圧が同じ演算増幅器の「＋」非反転入力電圧と同じ電圧を有するように、値を保有する。
【００６０】
演算増幅器１３ａ、１３ｂは同様に取り付けられ、それらは、フォトダイオードの端子間に確立される電位差が所望の電位差となり、全てのフォトダイオードに対して同じになるようにして、駆動電圧の値を決定するように調節される。これは、様々な集積回路１０、１１によって示される電圧しきい値のどんな違いも補償するように、異なる駆動電圧値ＶＰ１ａ、ＶＰ１ｂとなる可能性がある。説明する非限定的例では、演算増幅器１３ａ、１３ｂの動作条件は、従来式に調節され、その結果フォトダイオードの端子間に確立された電位差が０ボルトに近くなる。
【００６１】
本発明のこのバージョンにより、１つの同じ感光配列のフォトダイオードを読み込み、それに同じバイアス電圧をかけるために、いくつかの集積回路を同時に使用することが可能となる。しかし本発明のこのバージョンは、フォトダイオードが単一集積回路に関連するときであっても、注目に値する利益がある。比較器回路１２ａ、１２ｂが、フォトダイオードに対するどんなバイアス値を得るようにも容易に調節されるという利点を有するからである。
【００６２】
図５の非限定的例では、ある同じ数のフォトダイオードＤｐ１〜Ｄｐ４が各集積回路１０、１１と協働するが、もちろん各集積回路中ではアダプタ増幅器を参照電圧ＶＲを提供するために保持しなければならないことを忘れないようにして、異なる分配を考案することが可能である。その異なる分配は、具体的には集積回路として実施される製造に依存し、使用すべき１つの同じ配列のフォトダイオードの数以上であるいくつかのアダプタ増幅器からなる集積回路の利用可能性に依存する。
【００６３】
例として、６００個のフォトダイオードを備える感光配列の場合、５１２個のアダプタ増幅器を含む第１集積回路と、１２８個を含む第２集積回路とを使用することが可能であることになる。
【００６４】
もちろん、図５で説明したセットアップにより、Ａ１，Ａ２，．．．，Ａ５などそれぞれがかなり大きな数のアダプタ増幅器を含む、かなり大きな数の集積回路を使用することが可能となることも明らかである。
【００６５】
集積回路の形態で実施されるアダプタ増幅器と協働する前述の感光配列の動作の方式は、Ｘ線放射と同様に、可視放射に含まれる画像を検出するための画像検出器に等しく適用可能であることに留意されたい。実際、それは、１つまたは他の場合に対して、感光配列の前から、図２への参照と共に述べたシンチレータ材料７１を取り去る、またはそこに挿入するのに十分である。
【００６６】
最終的に、この説明を主にフォトダイオード配列への参照と共に示したが、本発明は、フォトダイオードを含むどんなアセンブリにも当てはまり、用語「配列」は、フォトダイオード・ストリップも含むことを意図する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＣＴスキャナを表す略図である。
【図２】 従来技術の構成での、フォトダイオード配列と、フォトダイオードによって送達されたデータを捕そくする働きをするアダプタ増幅器を表す略図である。
【図３】 図２に表されるアダプタ増幅器の特定の実施形態を表す図である。
【図４】 本発明の第１実施形態での、フォトダイオード配列と、フォトダイオードによって送達されたデータを捕そくする働きをするアダプタ増幅器を表す略図である。
【図５】 本発明の第２実施形態での、フォトダイオード配列と、フォトダイオードによって送達されたデータを捕そくする働きをするアダプタ増幅器を表す略図である。

Claims (9)

1. フォトダイオード（Ｄｐ１〜Ｄｐ４）の配列（７）と、フォトダイオードによって生成される電荷を受け取ることを意図する１つの同じ基板上に集積されるいくつかのアダプタ増幅器（Ａ１〜Ａ４）とを備える画像検出器において、これらの電荷が、バイアス電圧（ＶＰ）によってその間にそれぞれバイアスされるいわゆる集積段階の間に生成され、各アダプタ増幅器が第１入力（Ｅ１）および第２入力（Ｅｐ）を有し、バイアス電圧が、その第２入力が同じ基板の様々なアダプタ増幅器に共通で、駆動電圧（ＶＰ１、ＶＰ１ａ、ＶＰ１ｂ）と呼ばれる電圧に導かれる駆動入力と呼ばれる入力にリンクされる各アダプタ増幅器（Ａ１〜Ａ４）の第１入力によって、各フォトダイオード（Ｄｐ１〜Ｄｐ４）のカソードに印加される画像検出器であって、同じ基板上に集積され、その第２入力にやはり駆動電圧を受け取らせる追加のアダプタ増幅器（Ａ５、Ａ３）が提供され、追加のアダプタ増幅器の第１入力上に存在する電圧を参照電位（ＶＲ）として受け取り、フォトダイオードのアノードと前記アダプタ増幅器（Ａ１〜Ａ４）の第２入力との間でこの参照電位に対して参照される電位差を確立する回路（Ａｓ、１３ａ、１３ｂ）が提供されることを特徴とする画像検出器。
2. 各集積回路（９、１０、１１）が、少なくとも１つの追加のアダプタ増幅器（Ａ５）を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像検出器。
3. フォロワ増幅器として動作する少なくとも１つの増幅器（Ａｓ）を備え、該フォロワ増幅器の入力（「＋」）が参照電位（ＶＲ）を受け取り、該増幅器の出力（Ｓｏ）がフォトダイオード（Ｄｐ１〜Ｄｐ４）のアノードにリンクされることを特徴とする請求項１−２のいずれか一項に記載の画像検出器。
4. フォトダイオード（Ｄｐ１〜Ｄｐ４）のバイアス電圧（ＶＰ）が０ボルトに等しいかその前後にあることを特徴とする請求項３に記載の画像検出器。
5. 比較器回路（１２ａ、１２ｂ）と関連する少なくとも１つの集積回路（１０、１１）を備え、比較器回路（１２ａ、１２ｂ）の第１「−」入力が、集積回路（１０、１１）によって送達される参照電位（ＶＲ）を受け取り、比較器回路（１２ａ、１２ｂ）の第２「＋」入力が、フォトダイオード（Ｄｐ１〜Ｄｐ４）のアノードにも印加される固定電圧（Ｖ２）を受け取り、比較器回路（１２ａ、１２ｂ）の出力（１５ａ、１５ｂ）が、駆動電圧（ＶＰ１ａ、ＶＰ１ｂ）をそこに送達する集積回路（１０、１１）の駆動入力（Ｅｐ）にリンクされ、比較器回路（１２ａ、１２ｂ）の出力が駆動入力にリンクされることを特徴とする請求項１−４のいずれか一項に記載の画像検出器。
6. アダプタ増幅器（１０、１１）のグループをそれぞれ備える少なくとも２つの集積回路が、それぞれ比較器回路（１２ａ、１２ｂ）と関連付けられ、少なくとも１つの感光配列（７）のフォトダイオード（Ｄｐ１〜Ｄｐ４）が、少なくとも２つのグループ（Ｄｐ１、Ｄｐ２およびＤｐ３、Ｄｐ４）に分けられ、グループのうちの１つのフォトダイオードが、集積回路のうちの１つのアダプタ増幅器（Ａ１〜Ａ３）にリンクされ、他のグループのフォトダイオードが、集積回路のうちの他のアダプタ増幅器（Ａ１〜Ａ３）にリンクされ、比較器回路の出力が、各前記集積回路の駆動入力にそれぞれ接続されることを特徴とする請求項５に記載の画像検出器。
7. アダプタ増幅器（Ａ１〜Ａ５）が、単一入力トランジスタを備えるタイプの増幅器（ａ’）を使用することを特徴とする請求項１−６のいずれか一項に記載の画像検出器。
8. アダプタ増幅器（Ａ１〜Ａ５）が、フォトダイオード（Ｄｐ１〜Ｄｐ４）によって送達される電荷を集積するように、いわゆる集積キャパシタンス（Ｃｉ）と協働することを特徴とする請求項１−７のいずれか一項に記載の画像検出器。
9. Ｘ線放射中に含まれる画像を検出するように設計され、少なくとも１つのシンチレータ材料（７１）をさらに備えることを特徴とする請求項１−８のいずれか一項に記載の画像検出器。

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