JP5044577B2 - 二機能検出器装置 - Google Patents

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Description

本発明は一般的には、X線イメージング・システムに関する。さらに具体的には、本発明は、改良型X線検出器及びかかるX線検出器を動作させる方法に関する。
診断撮像又は医用撮像の分野では、フラット・パネル型ディジタルX線検出器が常用されている。フラット・パネル型ディジタルX線検出器は一般的には、従来公知のX線フィルム手法よりも高い画質、並びに改善された処理時間、画像記憶及び画像転送を提供する。しかしながら、今日入手可能なディジタルX線検出器は高感度を有し、検出器が電磁干渉(EMI)を受け易く、またEMIは可搬型検出器システムではさらに一層起こり易い。所定のX線検査室で動作する従来のテーブル型又は壁掛け型のX線システムとは異なり、可搬型ユニットは、病院の殆どあらゆる箇所で稼働する。また、病院設備及びシステムによっては、検出器と干渉してX線画像にアーティファクトを発生することが判明している。
米国特許出願公開第2005/0121616A1号明細書
フラット・パネルX線検出器は現在、医用撮像に常用されている。典型的な構成では、これらの検出器はローカル環境において発生される電磁放射線に対して感受性を有し得る。電磁放射線を発生し得る設備の実例としては、CRTモニタ、カテーテル・ナビゲーション・システム、及び切除手術装置等がある。時間的に及び空間的に変化する電磁場はX線検出器にゴースト信号を誘発し得る。これらの画像アーティファクトはX線イメージング・システムの全体的な画質を損ない得る。遮蔽を用いて電磁放射線の大きさを減弱させることはできるが、この遮蔽はX線放射線も減弱させてX線イメージング・システムの全体的な画質を損なう。ここで提案する発明は、X線感度を低下させずに電磁放射線に対する感度を抑えるものである。
本発明の第一の観点によれば、検出器装置が提供され、この検出器装置は光検出器部分及び光検出器でない部分を有する少なくとも1個のピクセルと、ピクセルの各部分の各々に動作自在に結合している第一の線と、少なくとも1個のピクセルの中央を分離するように構成されている第二の線とを含んでおり、第二の線は少なくとも1個のピクセルに動作自在に結合されておらず、第一の線は光検出器部分を選択的に起動するように選択的にイネーブルにされる。
本発明の第二の観点によれば、X線検出器装置が提供され、このX線検出器装置は、X線信号を受信するフォトダイオード部分及びFET部分を含む複数のピクセルと、ピクセルの少なくとも第一の部分に結合されており、ピクセルの少なくとも第一の部分を選択的に起動する少なくとも1本の走査線と、X線信号を示す電荷を導通させる少なくとも1本のデータ線とを含んでいる。
本発明の第三の観点によれば、X線検出器を動作させる方法が提供され、この方法は、取得時に画像データ及び電磁干渉(EMI)補正データを同時に取得するステップと、通常運転モード又はEMI補正モードのいずれかで検出器を動作させるステップとを含んでいる。
本発明の一実施形態による検出器アレイ又はフラット・パネルX線検出器を用いたX線イメージング・システムの遠近図及びブロック図である。 フラット・パネル型ディジタル検出器における典型的なピクセル構造の平面図である。 横列及び縦列を成して構成されている2D感光性ダイオード及び切換えトランジスタ(FET)のアレイを含む典型的なフラット・パネルX線検出器の従来技術の図である。 本発明の一実施形態に従って示されるフラット・パネル検出器の部分の平面図である。 図4に示すピクセル・アーキテクチャで形成されたX線検出器パネルの概略ブロック図である。 検出器の部分のピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態による二重走査線構成を示す図である。 検出器の部分のビニング型ピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態による二重走査線構成を示す図である。 2×3ピクセルの単位セルを備えた検出器の部分のビニング型ピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態に従ってピクセルの横列2列毎の後に加えられる付加的な走査線を示す図である。 3×4ピクセルの単位セルを備えた検出器の部分のビニング型ピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態に従ってピクセルの横列2列毎の後に加えられる付加的な走査線を示す図である。 本発明の一実施形態に従って示される二重データ線を有するフラット・パネル検出器の部分の平面図である。 本発明の一実施形態による各々の縦列のピクセルに関連する2本のデータ線を有する検出器装置におけるピクセル・アーキテクチャのブロック図及び概略図である。 1×2ピクセルの単位セルを備えた検出器の部分のピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態に従ってピクセルの各縦列毎に関連する二重データ線構成を示す図である。 1×4ピクセルの単位セルを備えた検出器の部分のビニング型ピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態に従ってピクセルの各縦列毎に関連する二重データ線構成を示す図である。
本発明のこれらの特徴、観点及び利点、並びに他の特徴、観点及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を精読するとさらに十分に理解されよう。図面では、類似の参照符号は全図面を通して類似の部材を表わす。
本発明は、X線イメージング・システムに用いられる形式のディジタルX線検出器に対して電磁放射線によって誘発される雑音の実時間式高空間周波数測定を可能にするピクセル・アーキテクチャ及びパネル読み出し手法に関する。
ディジタルX線検出器に対する電磁放射線の影響すなわち電磁干渉(EMI)は、時間、空間(すなわちフラット・パネルでのx−y座標)、及び検出器設計の関数である。ピクセル・アーキテクチャに関わる特性に関連する低レベルの電気的パラメータ、限定しないが抵抗、キャパシタンス、帯域幅、幾何学的寸法及び形状等を含めた電気的パラメータが原因となって、電磁場のディジタル検出器への結合を生ずる。
本発明の一実施形態では、EMI補正データ及び画像データの両方の収集のための二重の装置構造が用いられ、この装置構造はピクセルばかりでなく、選択されたピクセルのアドレスを指定して読み出すのに用いられるデータ線、走査線等の線、及び各々のデータ線と電気的信号について連絡している特定応用向け集積回路(ASIC)のような付設の読み出し電子回路に共通の電極を含んでおり、このASICを用いて電荷を読み出してディジタル信号へ変換する。本発明を用いて得られる測定値を用いて、時間的に及び空間的に変化する電磁場を収容したものを含め全ての環境においてアーティファクトの存在しない撮像を達成するように、検出器を実時間で較正することができる。
以下の図面では、同じ参照番号が同じ構成要素を参照するのに用いられている。本発明をX線検出器、対応するX線システム、並びに各々の検出器及びシステムを動作させる方法に関して説明するが、本発明は様々な目的に適応構成されることが可能であり、計算機式断層写真法(CT)システム、放射線治療又はラジオグラフィ・システム、X線イメージング・システム、及び当技術分野で公知のその他応用に限定されない。本発明は、ラジオグラフィ検出器、心搏記録検出器、又は当技術分野で公知のその他検出器に応用され得る。
以下の説明では、様々な動作パラメータ及び構成要素を一つの構築済み実施形態について説明する。これら特定のパラメータ及び構成要素は例として含まれており、限定を意味するものではない。
ここで図1を参照して述べると、本発明の一実施形態による検出器アレイ又はフラット・パネルX線検出器32を用いたX線イメージング・システム20の遠近図及びブロック図が示されている。システム20はX線源24を含んでおり、X線源24はX線ビーム26を発生して、患者30の関心領域28に透過させる。ビーム26は患者30の体内構造によって減弱されて、検出器32によって受光される。システム20は、EMIを抑制しない通常運転モードとEMI抑制モードとを含む二つのモードで動作することができ、EMI抑制モードでは通常動作よりも低速でパネル検出器32を読み出すことと、検出器32の内部のEMIオフセット・データを得ることにより、生じているEMIを補正することとを同時に行なう。このようにして、システム20は、本発明の多数の実施形態に従って通常動作モード又はEMI補正モードで動作することが可能な二機能X線検出器を提供している。
検出器32を用いてEMIを排除する方法について、本発明の幾つかの実施形態に従って図6〜図9及び図10〜図13を参照して開示する。
本発明の一実施形態では、画像データ及びEMI補正データが同時に収集され、この方法は、本書で議論するように、補正データを同時に収集するのではなく画像データが収集されているときよりも早く又は遅くに収集する既存の方法とは対照的である。本発明の一実施形態では、EMI補正データは高い空間周波数で取得され、この空間周波数はフラット・パネル検出器32の全作用面積にわたって、限定しないが100μm等のように2cmよりも小さい場合がある。
このEMIオフセット補正は、X線検出器が複数のモードで動作することを可能にしており、一つのモードは検出器からのEMIを抑制するように動作するEMI補正を含み、もう一つのモードはEMI補正を含まない。
典型的なフラット・パネルX線検出器は、横列及び縦列を成して構成されている2Dの感光性ダイオード及び切換えトランジスタ(FET)のアレイを含んでいる。図1に示すフラット・パネル検出器32の部分を図3に示しており、検出器32は図2にさらに詳細に示されるように複数のピクセルで構成されている。走査線が設けられてトランジスタの切換えを制御しており、データ線が設けられてアレイから読み出し電子回路へ信号を導通させる。典型的には、データ線は全て、アレイの各横列毎に接続されたFETを有する。走査線がエネルギを与えられてFETの1列の横列を「入」に切り換えると、X線信号は同時に並列にデータ変換用電子回路に読み出される。検出器の全ての横列を逐次的に読み出すことにより、画像全体からのデータが読み出される。
一般的には、周知であるので本書では簡単に述べるに留めるが、ディジタルX線検出器は一般に、スイッチとして作用する電界効果トランジスタ(FET)146とフォトダイオード148とで構成されているピクセルのアレイを有し、公知の態様で光を検出する。FET146及びフォトダイオード148は、例えばアモルファス・シリコンで構築され、この上にヨウ化セシウム(CsI)又は他の公知の物質が堆積される。CsIは、X線源によって発生されるX線を吸収して光エネルギへ変換し、次いでこの光エネルギがフォトダイオード148によって検出される。フォトダイオードはその構造のためキャパシタとして作用し、エネルギを電荷の形態で蓄積する。
図2には、図1に示す検出器32のようなフラット・パネル型ディジタル検出器における典型的なピクセル構造132の平面図が示されている。図2は、典型的なフラット・パネルX線検出器の内部の単一のピクセルを示しており、1本の走査線134及び1本のデータ線136を含んでいる。各々のFET146がフォトダイオード148に関連しており、ゲート端子150、ドレイン端子152及びソース端子154を含んでいる。
フォトダイオード148はカソード156及びアノード158を有する。カソード156は、FETのソース端子154に結合されている。図3にさらに詳細に示すように、アノード158は共通電極162において電圧供給源160に結合されて、共通電極電圧電位を有する。電圧供給源160は共通接地164に結合されている。FET146が理想的なスイッチとして作用すると仮定すると、データ線電位と共通電圧電位との間の電位差によって形成されるフォトダイオード148に跨がる電圧電位をフォトダイオード・バイアスと呼ぶことができる。
走査線及びデータ線はパネル全体にわたって連続であってもよいし、米国特許出願公開第2005/0121616A1号明細書に開示されているように一旦(典型的には中央で)切断されていてもよく、パネルのエッジ(1又は複数)において外部電子回路に接続される。尚、この特許出願公開の開示内容をその参考文献も含めて参照により本出願に援用する。典型的には、単一のピクセルが、パネル全体にわたって反復される単位セルを形成しており、従って全てのピクセルが実質的に同等となるように設計されている。
参照により本出願に援用される上の米国特許出願公開第2005/0121616A1号明細書に開示されているように、検出器は分割設計を有していてよく、左半部が第一の駆動サーキットリに結合されたピクセルを有し、右半部が第二の駆動部に結合されたピクセルを有する。左半部の各々のピクセルは、右半部のピクセルと共通のデータ線に結合されている。各半部の各々が、ピクセル、走査線及びデータ線の対応する組を有し、幾つかの実例について以下に述べる。任意の数の組が存在していてよく、各組が様々な寸法を有していてよい。走査線は、左半部のピクセルが第一の駆動サーキットリの走査ドライバに結合され、右半部のピクセルが第二の駆動サーキットリの走査ドライバに結合されるように分割されている。様々な逐次的読み出し手法を用いて、各々の選択されたピクセル又は選択されたピクセル群を読み出すことができる。
図4は、本発明の一実施形態による図1に示す検出器のようなフラット・パネル検出器33の部分の平面図である。
図4に示す本発明の一実施形態では、付加的な走査線又はデータ線が加えられており、単位セルを単一のピクセルよりも大きく増大させている。
走査線40a、40bのような隣り合った走査線が互いから隔設されているものとして図示しているが、隣り合った走査線がフォトダイオードの充填率を最大化するように互いの上に「重畳」されていてもよい。隣り合った走査線が重畳されている場合には、隣り合った重畳走査線は絶縁性物質によって、検出器33の平面に直交する方向に隔設され又は分離される。分離体又は絶縁性物質は、重畳されていない図1に示す走査線40同士の間の分離と同様に、隣り合った走査線同士の間に伝導性接続が存在しないことを保証する。
検出器33の動作時には、ピクセル単位セル60が走査線40を介して走査サーキットリ38(図1に示す)によって走査されて、曝射データを生成する。
各々のセル60は、対応するピクセル曝射面積又はフォトダイオード面積にわたって受光されたX線放射線の強度を独立に測定して、曝射データを生成する。曝射データは、データ線44(図1に示す)の利用を通じて読み出し電子回路又はサーキットリ42によって受信されて、ディジタル化される。
図4に示すように、走査線40a、40bは、電力を供給される又はエネルギを与えられるとそれぞれFET62a、62bにエネルギを与えるように動作する。図4には、本発明の一実施形態によるピクセル単位セル60のブロック図が示されている。ピクセル単位セル60は、2個のピクセル60a(図4ではピクセル単位セル60の左側に示す)及び60b(図4ではピクセル60aの右側に示す)を有し、各々のピクセル60a、60bが、当該ピクセル60a、60bに関連するフォトダイオード64a、64b(それぞれフォトダイオード64a及びフォトダイオード64bの上部及び下部として示す)のようなそれぞれの光検出器部分と、光検出器でない部分とを含んでおり、ここでピクセル単位セル60のピクセル60a、60bは、FET62a、62bのような光検出器でない部分を起動する走査線40a又は40bから選択される少なくとも2本の線に結合されている。FET位置はピクセル単位セルの次元を画定しており、ここでピクセル単位セルは検出器アレイの内部で反復される最小の構造である。図4に示すように、単位セル60の内部の各々のFETは、1本置きの走査線に取り付けられている。ピクセル60aに関連するFET62aは走査線40aに取り付けられ、ピクセル60bに関連するFET62bはピクセル60bの内部(図5ではピクセル60bの中央に示す)に移されて走査線40bと接続している。2個のピクセル60a、60bは2×1ピクセルの単位セルを画定している。付加的な走査線40bが加えられて、選択された個数のピクセルに関連する選択された個数のFETに取り付けられており、これら選択された個数のFETをピクセルの内部の異なる位置に移動させて付加的な走査線との接続を容易にしている。
ピクセル単位セル60の部分を通っている新たな走査線40bは、それぞれの走査線同士又はデータ線同士の間の短絡の電位を低下させる。新たな走査線又はデータ線のキャパシタンス、及び各々のフォトダイオードへの容量結合を最小限に抑えるために、新たな走査線40bの上方のフォトダイオード物質は排除されている。各々の分割フォトダイオード64a、64bは、関連する伝導性ブリッジ82a、82b、又は分割フォトダイオードの各々のカソード74a、74bを共にリンクする接点をそれぞれ含んでいる。伝導性ブリッジ82a、82bは、金属のような伝導性物質を含んでおり、付加的な走査線40bに跨がる各々のフォトダイオード64a、64bの二つの部分を接続している。付加的なバイア65a、65bが、各々の分割フォトダイオード64a、64bのそれぞれ両方の部分に共通電極76をそれぞれ接続している。
ここで図5には、図4に示すピクセル・アーキテクチャで形成された本発明の一実施形態によるX線検出器パネル33の概略的なブロック図を示しており、この検出器パネル33は、各々のピクセルのダイオード64a、64bを二つの部分に分割する二重走査線40bと、選択されたピクセル単位セル60に各々関連するデータ線44とを有している。ピクセル60a、60bの選択された部分が、関連する走査線40bによってそれぞれ二分割されているフォトダイオード64a、64bを含んでおり、2個のフォトダイオード64a、64bは各々、並列に共通電極76に結合されており、共通電極76は、各々のフォトダイオード64a、64bのそれぞれのアノード84a、84bにそれぞれ接続されている。共通電極76はさらに電圧供給源80に接続されている。
図5に示すように、1個置きのピクセル60が、分割ダイオード64a、64bに関連するそれぞれの電界効果トランジスタ(FET)62を含んでいる。交互型パターンを成して構成されている各々のFET62が、ゲート端子70、ドレイン端子72及びソース端子75を含んでいる。このように、1個置きのピクセル60が、分割ダイオード64a、64bに関連するFET62を含んでいる。
図5に示す本発明の一実施形態では、各々のピクセル部分60a、60bに関連する各々のFETが、関連する第一の走査線40a及び第二の走査線40bにそれぞれ結合されているので、2倍の本数の走査線40が設けられる。
第一の組の走査線40aは、選択されたFETのゲート端子70と駆動又は走査サーキットリ38との間に結合され、エネルギを与えられたときに64aピクセルの各々を起動するように動作する。第二の組の走査線40bは、第一の組の走査線40aに接続されていない一組の選択されたFETに結合され、エネルギを与えられたときに64bピクセルの各々を起動する。データ線44は選択されたFETのドレイン端子72と読み出し電子サーキットリ42の読み出し電子回路との間に結合されている。
走査線40a、40bは、1列の横列又は横列区画の内部の選択されたFETを起動すると同時に特定の横列又は横列区画の内部の対応するフォトダイオードを充電することを可能にするために用いられる。データ線44は、フォトダイオード64を放電し、これにより曝射データ又はオフセット・データを収集するために用いられる。データ線44は、フォトダイオード64から放電された電荷の量を読み出すために読み出しサーキットリ42によって用いられる。各々の走査線40a、40bが起動されると、各々のデータ線44は関連する読み出しチャネル(図示されていない)を有し、このチャネルから、取得処理回路47又は読み出しサーキットリ42が、関連する起動された走査線の各々のピクセル単位セル60の内部のフォトダイオード64a、64bから曝射データを受け取って、初期電荷を同時に復元する。
ここで図1及び図5を参照して述べると、各々のピクセル単位セルのフォトダイオード64に跨がる電圧は一般的には、バイアス・サーキットリ46によって制御される。フォトダイオード共通バイアス又は電極サーキットリ46は、検出器32、33に電気的に結合されて、ピクセル単位セル60のアノード電圧を制御する。
制御器50が、読み出しサーキットリ42及び走査サーキットリ38の両方に電気的に結合されている。制御器50は、読み出しの順序及び速度、並びにフォトダイオード共通バイアス電圧を制御する。制御器50は読み出しサーキットリ42の一部であるものとして図示されているが、フォトダイオード共通バイアス・サーキットリ46、走査サーキットリ38又は取得制御及び画像処理回路48のような他のサーキットリの一部であってもよい。制御器50は共通電極76に電気的に接続されている。制御器50は、所望の応用に従って共通電極電位を変化させ得る。フォトダイオード・バイアスに影響を及ぼし直接関係する共通電極76の電位は、制御器50によって制御される。
分割フォトダイオード64a、64bを充電するときの目標となるバイアス電圧は、共通電極76の電圧レベルとそれぞれのフォトダイオードのデータ線の電圧レベルとの間の差に等しい。フォトダイオード64a、64bが容量電荷を蓄積するためには、これらのフォトダイオード64a、64bは逆バイアスを印加され、各々の分割フォトダイオード64の各々のフォトダイオードのアノード84a、84bが、データ線44の電圧電位よりも負となる電圧電位を有する共通電極76に結合されるようにする。
取得制御及び画像処理回路48は、X線源24、走査サーキットリ38、読み出しサーキットリ42及びバイアス・サーキットリ46に電気的に結合されて、これら各部の動作を協調させる。取得制御及び画像処理処理回路48は、曝射データに応じた画像34を再構成し、画像34はモニタ36に表示される。
取得制御及び画像処理回路48及び制御器50は、中央処理ユニット、メモリ(RAM及び/又はROM)、並びに関連する入出力バスを有するコンピュータのようなマイクロプロセッサを基本要素とするものであってよい。処理回路48及び制御器50は単純に、論理状態機械又は当技術分野で公知のその他論理素子で形成され得る。処理回路48及び制御器50は、中央主制御ユニットの一部であってもよいし、電子式制御モジュールであってもよいし、図示のように各々が単独型の制御器であってもよい。
同様に形成された複数のピクセル単位セル60が交互型パターンを成して構成されて、光検出器部分をイネーブルにすると共にEMI補正データ・オフセット値を決定するように選択的に起動され得る複数のピクセル単位セルを形成することができる。
ここで図1及び図5を参照して述べると、検出器33は多数のピクセル単位セル60に分割されており、これらの単位セル60は、関連するデータ線によって読み出し電子回路に読み出される読み出しピクセル又はサブ・ピクセルと、EMI補正データ(ECD)を決定するための較正データを与える較正ピクセルとを含んでいる。いずれの走査線がエネルギを与えられるかに依存して、各々のピクセルが読み出しピクセルになってもよいし較正ピクセルになってもよい。各々のピクセル単位セル60は、読み出しピクセル及び較正ピクセルの反復パターンに関連する1又は複数のピクセルから成る最小の幾何学的構成であり、各々のピクセル単位セル60のピッチは、線形のx方向又はy方向における一群の反復するピクセルの最大寸法に等しい。各々のEMI補正データ・ピクセル(ECD)のピッチは、走査線の本数に各々のピクセルの予め画定されている最小のピッチを乗じたものに等しい。本発明の一実施形態では、隣り合った2本の走査線の間の距離がピクセル・ピッチと定義される。
本発明の幾つかの実施形態による様々なピクセル単位セルを有する選択された検出器の部分を図6〜図9及び図12〜図13に示し、検出器33はピクセル単位セル当たりの個々のピクセルの個数を定義するM×Nの寸法で連なる任意の数のピクセル単位セルを有することができ、Mは横列当たり又は横列区画当たりの個々のピクセルの個数を定義する正の整数であり、Nは縦列当たりの個々のピクセル個数を定義する正の整数である。
各々のデータ線は、関連するFET及びダイオード・ピクセルを介して当該データ線の関連する縦列のピクセルの選択された部分に接続される。同様に、各々の走査線は、関連するFETを介して関連する横列のピクセルの部分に接続される。適正に作用するためには横列のあらゆるピクセルが1本の走査線に接続されていなければならないので、残りのピクセルは隣接する走査線の1本に接続されなければならない。
偶のデータ線及び奇のデータ線の両方が、実質的に同等の構造を有すると共に、限定しないが抵抗、キャパシタンス、幾何学的形状及び寸法、光学的反射率、材料等を含めた実質的に同等の特性を有し、これら偶データ線及び奇データ線に取り付けられる所定数のFETは隔設される。
本発明の一実施形態では、反復するピクセル単位セルを形成するピクセルを有する横列の各々の組について、合計n+1本の走査線が、それぞれのピクセル単位セルを画定する横列n列毎に加えられることができ、nは正の整数である。複数のピクセル単位セルは反復パターンを成して構成されて、各々の単位セルが、n×mピクセルによって定義され、nは横列の数を画定し、mは各々の単位セルに関連する縦列の数を定義する。EMI補正データはピクセルn+1個毎に得られるが、このことについては後にあらためて詳述する。加えて、EMI補正データを含むパネルのピッチは、選択されたピクセル単位セルを起動するのに必要とされる走査線の最小本数に予め画定されている最小のピッチを乗じたものとなる。
本発明の一実施形態では、非動作性(「ダミー」)走査線が、付加的な動作性走査線を有しないピクセルの各々の横列にわたって追加される。ダミー走査線を追加すると、検出器アレイの各々のピクセルが実質的に類似の特性を有することが可能になり、このようにして空間的相関のある画像アーティファクトを回避する。ダミー走査線は、各々のピクセルが、限定しないが全体キャパシタンス、容量結合係数、充填率、集光効率及び遅延を含めた類似の低レベル特性を有することを保証する。
通常のEMI補正モードで動作するときには、増大した数の走査線接続及び電子回路が必要とされ、パネル読み出し速度は各々の付加的な走査線が加えられる毎に低下する。しかしながら、パネル読み出し速度は、個々の走査線又は走査線の組に選択的にエネルギを与えて、個々のピクセル単位セル又はピクセル単位セル群を選択的に読み出すことにより低下し得る。
検出器パネルが、反復するピクセルのセルを形成するピクセルの反復パターンに関連してn列の横列及びn+1本の走査線を有する場合に、予め画定されている最小のピクセル・ピッチXを有する検出器パネルでの読み出し時間について述べると、検出器パネルのピクセル・ピッチXに対してn+1/nに等しいスカラー係数を乗じて、EMI補正が生ずるときの実際のパネル読み出し時間の速度((n+1/n)*X)を決定する。
本発明の一実施形態では、検出器は、第一の走査線がエネルギを与えられた後に各々の走査線が別個にエネルギを与えられるとEMI検出モードで動作し、第一の走査線の後に各々の後続の走査線が逐次的に且つ選択的にエネルギを与えられると画像取得系列が続行して、各々のピクセル又はピクセル単位セルがそれぞれのデータ線によって選択的に且つ逐次的に読み出される。
検出器がEMI検出モードではなく通常の非EMI検出モード(通常運転モード)で動作しているときには、検出器の動作は、検出器のピクセル又はピクセルのセル単位の組にエネルギを与えて読み取るための1又は複数の走査線及びデータ線の選択的起動の利用を通じて、付加的な走査線を有しない検出器と同じであってよい。通常モードで動作しているときには、検出器の逐次的読み出し時に一度に同時にエネルギを与えられる走査線の本数はn+1に等しく、この場合にはEMI補正はピクセルn+1個毎に生じ、n+1本の走査線が起動されたときにn+1個のピクセルが読み出される場合には、EMI補正ピクセルは起動されてデータ線において読み出しピクセルとして読み出され、EMI較正データは与えられない。このように、EMI補正が生ずるためには、パネル読み出し当たり一度に同時にエネルギを与えられ得る走査線はn本を超えない。
本発明の一実施形態では、検出器がEMI補正モードで動作しているか通常モードで動作しているかを問わず、各々の走査事象時にピクセルの選択された部分にわたって逐次的な態様で同時に動作するデータ線の最小本数はn+1に等しい。このように、横列当たり又は横列の群当たりの各々の走査線の起動時にEMI補正がピクセルn+1個毎に生ずる場合には、n+1本のデータ線の群が各々のn+1個のピクセルのセル・ユニットからデータを読み出す。
図6〜図7に示す本発明の一実施形態は、通常モード又はEMI補正モードのいずれかで動作することが可能な検出器の部分を含んでいる。この検出器は、図2に示すものの2倍の本数の走査線を含んでいる。
図6は、検出器の部分のピクセル・アーキテクチャの概略図であり、本発明の一実施形態による二重走査線構成を示す。
図6に示す一実施形態では、複数のピクセル304が1列置きの縦列を成して構成されており、複数のピクセル306が304のピクセルに隣接して1列置きの縦列として構成されているような検出器表示の部分300が示されている。例示の目的で述べると、検出器のピクセル単位セルは、横列又は横列区画及び縦列を成して矩形状に構成されているが、言うまでもなく他の構成を用いてもよい。各々の横列又は横列区画は走査線によって指定され、各々の縦列はデータ線によって指定される。
複数のFETが、ピクセル304及び306の各々に関連付けられる。拡大された黒い矩形として示されている1個置きのFETは新たな走査線に移されて、これによりパネル全体にわたって反復される1×2ピクセルの単位セル330を生じている。ピクセルの横列当たり2本の走査線が、1×2ピクセルの単位セルを形成している。
各々の横列に構成されている複数のピクセルは、ピクセル304とピクセル306との間で交互配置しており、ピクセル304は奇ピクセルであって奇データ線(データ線1、3、…、m。ここでmは奇整数である)及び奇走査線に位置しており、偶ピクセル306は偶データ線(データ線2、4、…、n。ここでnは偶整数である)及び偶走査線に位置している。ピクセル304は各々、次に掲げるピクセル部分の組で形成されている。すなわち、それぞれ304a1と304a2、304b1と304b2、304c1と304c2、及び304d1と304d2である。同様に、ピクセル306は各々、次に掲げるピクセル部分の組で形成されている。すなわち、それぞれ306a1と306a2、306b1と306b2、306c1と306c2、及び306d1と306d2である。
図6に示すように、ピクセルの各々はさらに、特定の横列区画に関連付けられて、関連する走査線によって起動される。例えば、ピクセル部分304a1及び304a2によって形成されるピクセル304は横列区画a1に位置し、走査線a1によって起動される。
各々の横列又は横列区画は、偶走査線又は奇走査線のいずれかによって起動される。横列においてフォトダイオードを分割する第二の走査線を有する各々の横列は、二つの横列区画で形成され、図6には次のように示されている。すなわち、横列Aは横列区画a1及びa2によって画定され、横列Bは横列区画b1及びb2によって画定され、横列cは横列区画c1及びc2によって画定され、横列dは横列区画d1及びd2によって画定される。限定しない数の横列zが区画z1及びz2によって画定されることができ、ここでz1は奇走査線に関連付けられ奇走査線によって起動され、z2は偶走査線に関連付けられ偶走査線によって起動される。
奇ピクセル304が奇走査線によって起動されるときには奇ピクセルが読み出しピクセルとなり、偶ピクセルが較正ピクセルとなる。同様に、偶ピクセル306が起動されるときには偶ピクセルが読み出しピクセルとなり、奇ピクセルが較正ピクセルとなる。
本発明の一実施形態では、検出器がEMI補正モードで動作しているときに、各々の走査線は逐次的に及び連続的にエネルギを与えられる。このモードで動作しているときには、検出器は検出器の通常動作速度の2分の1で動作し、従ってパネル読み出し速度は通常のパネル読み出しに関連する速度の2分の1まで低下して、作用面積全体にわたって1個置きのピクセル位置での実時間EMI補正データを与える。
本発明の一実施形態では、各々のEMI補正ピクセル単位セル330のピッチは、反復パターンを有するピクセル・ユニットを起動するのに必要な走査線の本数に等しく、図6では、走査線の本数は2本の線に予め画定されている最小のピッチを乗じたものとなる。本発明の一実施形態では、予め画定されているピッチは200μmに等しく、従ってEMI補正ピクセル単位セルのピッチは400μmに等しい。
EMI補正モードで動作しているときに、図6に関して述べたように、第一の走査線がエネルギを与えられて、FETによって奇データ線(データ線2、4、6…、a。aは正の偶整数である)に接続されている奇ピクセル304は放電されて、EMI歪みを含む画像信号が読み出し電子回路によって奇データ線において読み出される。偶ピクセル306は奇走査線に接続されたFETを有しないので、偶データ線(データ線1、3、5、…、b。bは正の奇整数である)における信号はEMI及びオフセット信号によって生成され、この場合にはEMI及びオフセット信号は、それぞれのデータ線に接続されている関連するFETの各々から漏出する電荷に関係したオフセットを有し、このオフセットが、同じ関連する偶データ線に接続されている他のFETに実質的に由来するEMI電荷によって発生される信号に加わる。
このように、偶データ線からの信号は、EMIデータのみからのEMIピックアップ又はオフセット補正済みデータを表わす。偶データ線に沿って伝送されるEMI信号は、奇データ線に沿って伝送される画像信号と同時に測定される。各々のデータ線は逐次的な順序で個々に、又はピクセルの組(ピクセル単位セル)としてピクセルを読み出し、ここで個々のデータ線又はデータ線の群が、読み出し電子回路に同時に読み出される。一旦、各々のピクセル又はピクセル単位セルが読み出されたら、ピクセルは初期状態に再初期化される。
本発明の一実施形態では、オフセット値はX線がパネル又はパネルの部分を照射していないときにデータ線に沿って感知されるEMI較正データから決定され、X線が照射されていないときには感知されるピクセルに関連するFETはオフとなる。標準的なオフセット補正は、X線が照射していないときにデータ線からから読み出された信号を、X線画像がパネルを照射しているときに、X線がパネルを照射していないときよりも早く又は遅くに同じデータ線から読み出された信号から減算することにより決定される。オフセット補正は、関連するデータ線における信号へのEMIのみによる寄与を表わす。関連するデータ線に沿ったオフセット値からのオフセット補正済みデータを用いて、関連するデータ線に沿って読み出される画像データからのEMIを補正することができる。本発明の一実施形態では、隣り合った2本のデータ線からのEMIデータを平均して、EMI信号勾配を除去する。
本発明のもう一つの実施形態では、隣り合った2本よりも多いデータ線からのEMIデータを用いて、EMI信号勾配を除去すると共にEMI補正工程に関連する余分な電子雑音を低減する。限定しないが最小自乗フィット方法又は補間のような統計学的な方法を用いて、所望のピクセル又はピクセル単位セルにおける低雑音EMI補正データを得ることができる。
本発明の一実施形態では、FETの代替的な構成は、奇ピクセル及び偶ピクセルが転置されているように構成され得る。この代替的なピクセル・アーキテクチャを有するパネルは、図6に示すパネルと類似の態様で動作する。
EMI検出及び防止の一様性を高めるために、ビニング(binning)と呼ばれるFETの代替的な構成を形成して、EMI補正ピクセルの一様な空間周波数を提供することにより最適なEMI補正を達成することができる。加えて、ビニング・モードで動作しているときには、データ線に沿った読み出し速度が高まる。
本発明の一実施形態では、FETがn+1本の走査線(nはFETの所望の反復パターンについての横列の総数に等しい)に沿って配置されて、検出器の内部のピクセルをビニングしてピクセルn+1個毎にEMI補正ピクセルを含むようにしている。ピクセルがピクセルn+1個毎に補正されると、EMI補正ピクセルの空間周波数は最適となる。
図7は、検出器の部分のビニング型ピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態による二重走査線構成を示す。さらに具体的には、図7は検出器302の部分のブロック図であって、ピクセル304、306は、各縦列毎及び各横列毎に交互配置しているような市松模様に構成されている。市松模様は、一様な空間周波数を提供することにより最適なEMI補正を達成するピクセルの最適な構成を提供している。図7に示すピクセルのアーキテクチャは対称なピクセル分布を提供しており、検出器の空間分解能は一つの次元において2分の1に削減される。
本発明のもう一つの実施形態では、このピクセルの構成に加えて、EMI補正モード又は通常運転モードのいずれにあるときにも所望のパネル読み出し速度を考慮に入れるように走査線を選択的に起動することにより、ビニングを実行することができる。
図7に示すように、奇走査線は走査線a1、b1、c1、…、Roとして示されており、Roは特定の奇横列番号に対応している。また偶走査線は走査線a2、b2、c2、…、Reとして示されており、Reは特定の偶横列番号に対応している。
EMI補正モードで動作しているときの本発明の一実施形態では、走査線a1はエネルギを与えられて、横列a1の304ピクセル(それぞれピクセル部分304a1及び304a2で形成されている)の各々を起動して、これらのピクセルは関連するデータ線によって読み出し電子回路に読み出される。横列a2が起動されたときには、306ピクセル(それぞれピクセル部分306a1及び306a2で形成されている)の各々が、それぞれピクセル部分304a1及び304a2で形成されるEMIオフセットを補正するのに用いられる較正データをデータ線に読み出す。次いで、各々の後続の走査線(走査線b1、走査線b2、…、走査線Ro、走査線Re)が逐次的に起動されて、補正は同様の態様で続行し、パネル読み出し速度は、エネルギを与えられる走査線の本数及び次いでデータ線によって読み出されるピクセルが倍増するため半減する。
ビニング型EMI補正モードで動作しているときの本発明のもう一つの実施形態では、図7に示すように、2本の奇走査線又は2本の偶走査線が同時にエネルギを与えられて、隣り合った横列の信号をビニングする。図7に示すように、二組の各々のピクセル304(例えば304a1と304a2、及び304b1と304b2)並びに306(例えば306a1と306a2、及び306b1と306b2)は、それぞれ二次元の2×2ピクセルのパターンのピクセルの各々に関連するFETの構成のため、2×2ピクセルの単位セル332を形成する。ビニング型EMI補正モードでは、EMI補正データは依然として、図6に示す実施形態と同様に1列置きの縦列から得られるが、検出器は、各々の横列のピクセルの半部のみが関連するデータ線によって読み出されるので、1倍の元のパネル読み出し速度で読み出されることができる。
図7に示すビニング型EMI補正モードでは、最初は、2本の奇走査線(走査線a1及びb1)が同時にエネルギを与えられて、互いに隣接して対角線に位置するピクセル304からの信号にエネルギを与えると共に信号をビニングし、エネルギを与えられた走査線a1は、ピクセル部分304a1及び304a2で各々形成されるピクセル304aを起動し、エネルギを与えられた走査線b1は、ピクセル部分304b1及び304b2で形成されるピクセル304bを起動する。ピクセル304a及び304bが起動されると、ピクセルからのデータは関連するデータ線において読み出し電子回路に読み出され、EMI補正データは関連するデータ線においてピクセル306a及び306bから読み出される。一旦、2本の奇走査線が読み出されたら、次の後続の2本の偶走査線(走査線a2及びb2)が同時にエネルギを与えられて、互いに隣接して対角線に位置するピクセル306からの信号にエネルギを与えると共に信号をビニングし、エネルギを与えられた走査線a2は、ピクセル部分306a1及び306a2で各々形成されるピクセル306aを起動し、エネルギを与えられた走査線b2は、ピクセル部分306b1及び306b2で形成されるピクセル306bを起動する。ピクセル306a及び306bが起動されると、ピクセル306a及び306bからのデータは関連するデータ線において読み出し電子回路に読み出され、EMI補正データは関連するデータ線においてピクセル304a及び304bから読み出される。
次いで、各々の後続の奇走査線及び偶走査線の組(走査線c1、走査線d1、走査線c2、走査線d2、…、走査線Ro、走査線Ro+1、走査線Re、走査線Re+1)は逐次的に起動されて、補正は同様の態様で続行し、パネル読み出し速度は二組の走査線の一度での同時読み出しのため1倍となる。
図7に示す検出器部分302についてのビニング型通常動作モードでは、4個ピクセルの単位セル332に関連する隣り合った4本の走査線(走査線a1、a2、b1及びb2)が一度にエネルギを与えられ、これにより元の読み出し速度の2倍すなわち2×でのパネルの読み出しとなり、分解能は2分の1となって、EMI補正データは得られない。
但し、図7に示す対称の二重走査線構成について利用可能な全てのパネル動作及び読み出しモードは、付加的な走査線が横列1列置きよりも多く付加されてこのことがパネル全体にわたるピクセルの非対称群形成と組み合わさったようなピクセル設計については利用可能ではない。
図8は、2×3ピクセルの単位セルを備えた検出器の部分のビニング型ピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態に従ってピクセルの2列毎の横列の後に加えられている付加的な走査線を示す。
図8に示す実施形態では、検出器表示の部分312が示されている。横列n列毎にn+1本の走査線が設けられている。検出器表示部分312は、2列毎の横列の後に付加的な走査線を加えており、この場合には横列の列数nは2に等しく、走査線の本数はn+1に等しくすなわち3である。このように、2列毎の横列を起動するためには、反復するピクセル・パターンの横列2列毎(nは2に等しい)に3本の走査線(2+1)が必要とされる。2×3ピクセルの単位セル(2横列×3縦列)334は、EMI補正モードで動作しているときには3個毎のピクセルでのEMI補正データを提供する。2列毎の横列の付加的な走査線の付加によって、パネル読み出し速度は、2列の横列当たり3本の走査線まで低下し、すなわち元のパネル読み出し速度の1.5分の1の低速となる。図8のEMI補正モードに用いられるピクセル単位セルのピッチは3本の走査線に個々のピクセルの予め画定されている最小ピッチを乗じたものに等しい。本発明の一実施形態では、個々のピクセルのピッチは200μmであり、従ってセル334のピッチは200μmの3本の走査線倍すなわち600μmとなる。
図8を参照して述べると、検出器表示部分312は、ピクセル単位セル334に示すように2列の横列及び3列の縦列にわたって反復パターンを成して構成されたピクセル314、316及び318を含んでいる。1列置きの横列の後に付加的な走査線が加えられており、これにより検出器部分312の1列置きの横列を図8に示す二つの横列区画に分割している。限定しない数の横列が、各々の非分割横列の間に位置する分割横列と組み合わせた非分割横列の反復パターンによって画定され得る。第一及び第二の走査線は非分割横列を起動し、第二及び第三の走査線は分割横列を起動する。
図8に示すように、第一の組のピクセル314及び318は、選択された横列において2個のピクセル314及び1個のピクセル318の反復パターンを成して構成され、ピクセル314は第一のそれぞれの走査線(それぞれ走査線a及びc)に関連し、ピクセル318は、それぞれの第一の走査線(それぞれ走査線a及びc)に隣接した第二のそれぞれの走査線(それぞれ走査線b1及びd1)に関連する。また、第二の組のピクセル316及び318は2本の走査線に関連する選択された横列において反復パターンを成して構成され、ピクセル318は、第一の走査線(それぞれ走査線a及びc)に隣接した第二の走査線(それぞれ走査線b1及びd1)に関連し、ピクセル316は、第二の走査線(それぞれ走査線b1及びd1)に隣接した第三の走査線(それぞれ走査線b2及びd2)に関連する。第三の走査線(それぞれ走査線b2及びd2)はピクセル316及び318を二分割し、従って1列置きの横列を横列区画に分割している。
複数のFETが、ピクセル314、316及び318の各々に関連している。特定のピクセルの内部で拡大された矩形点として示されており、各々のピクセル314、316及び318にそれぞれ関連する各々のFETが、各々特定の走査線に関連する。図8に示すように、ピクセル314は第一の走査線(それぞれ走査線a及びc)に関連し、ピクセル318は第二の走査線(それぞれ走査線b1及びd1)に関連し、ピクセル316は第三の走査線(それぞれ走査線b2及びd2)に関連する。
ピクセル314、316及び318の反復構成は、パネル全体にわたって反復される2×3ピクセルの単位セル334を形成し、横列a及びcは走査線による分割を受けず横列b及びdは走査線による分割を受けて、このようにして横列区画b1とb2、及びd1とd2をそれぞれ形成する。横列区画b1及びb2は横列bを形成し、横列区画d1及びd2は横列dを形成する。横列a及びcは、走査線a及びcがエネルギを与えられたときに起動される。横列b及びdは、それぞれ両方の走査線b1及びb2並びに両方の走査線d1及びd2が選択的に起動されたときに、それぞれ選択的に起動される。
横列区画b1及びd1は、それぞれ走査線b1及びd1が選択的に起動されたときに選択的に起動され、横列区画b2及びd2は、それぞれ走査線b2及びd2が選択的に起動されたときに選択的に起動される。
本発明の一実施形態では、検出器部分312はビニング型通常非EMI補正モード(ビニング型通常モード)で動作する。ビニング型通常モードで動作しているときには、2列の横列が、隣り合った3本の走査線によって同時に起動される。図8に示すように、隣り合った横列a、b及びc、dをそれぞれ同時に起動するために、それぞれ横列a及びbに関連する3本の走査線a、b1及びb2、並びに横列c及びdに関連する3本の走査線c、d1及びd2が同時にエネルギを与えられる。パネルの読み出し速度は、データ総量の3分の1のみが3列の横列の各々から読み出されている状態で3列の横列が読み出されるため、元のパネル読み出し速度の1倍となる。
検出器部分312がEMI補正モードで動作しているときには、各々の走査線が別個に起動される。このように、走査線a、b1及びb2が別個に起動され、各々が同時に、各々のピクセル単位セル334の内部のピクセルに対応する3本のデータ線の各々の組(1〜3、4〜6、…、奇データ〜奇データ+2、偶データ〜偶データ+2)において読み出される。走査線a及びcを選択的に起動すると、各々の横列におけるピクセルのピクセル・セル334を形成する反復するピクセルの各々の組が3組のデータ線に読み出され、それぞれ走査線aがエネルギを与えられているときには、横列aのピクセル314aがデータ線1及び2に読み出され、ピクセル318がデータ線3に読み出されて、ピクセル314aの較正データを与え、走査線cがエネルギを与えられているときには、横列cのピクセル314cがデータ線1及び2に読み出され、ピクセル318cがデータ線3に読み出されて、ピクセル314cの較正データを与える。同様に、走査線b1及びd1を選択的に起動すると、それぞれ、横列区画b1に関連するピクセル部分318b1及び318b2で形成されるピクセル318が3本毎のデータ線(データ線1、データ線4)に読み出され、横列区画b1に関連するピクセル部分316b1及び316b2で形成されるピクセル316が、2本毎のデータ線(データ線2とデータ線3、及びデータ線5とデータ線6)に読み出されて、ピクセル318の較正データを与え、また横列区画d1に関連するピクセル部分318d1及び318d2で形成されるピクセル318が3本毎のデータ線(データ線1、データ線4)に読み出され、ピクセル316(ピクセル部分316d1及び316d2で形成されるもの)が2本毎のデータ線(データ線2とデータ線3、及びデータ線5とデータ線6)に読み出されて、横列区画d1に関連するピクセル318の較正データを与える。走査線b2及びd2を選択的に起動すると、横列区画b2に関連するピクセル316(ピクセル部分316b1及び316b2で形成されるもの)が2本毎のデータ線(データ線2〜3及びデータ線5〜6)に読み出され、横列区画b2に関連するピクセル318が3本毎のデータ線(データ線1及びデータ線4)に読み出されて、横列区画b2に関連するピクセル316の較正データを与え、また横列区画d2に関連するピクセル316(ピクセル部分316d1及び316d2で形成されるもの)が2本毎のデータ線(データ線2〜3及びデータ線5〜6)に読み出され、横列区画d2に関連するピクセル318が3本毎のデータ線(データ線1及びデータ線4)に読み出されて、横列区画d2に関連するピクセル316の較正データを与える。
但し、図6〜図7に示す二重走査線構成について利用可能な全てのパネル動作及び読み出しモードが2×3ピクセルの単位セル設計について利用可能である訳ではない。
図8に示す本発明の一実施形態では、2×3ピクセルの単位セル設計を示している。2×3ピクセルのセル構成を有するパネルは、EMI補正データが存在しないときに生ずる検出器の読み出し速度及び分解能に相当する元の速度及び分解能では読み出すことができない。加えて、図8に示すパネルは、ピクセル及び走査線がパネル全体にわたって非対称構成であるため、EMI補正データを伴うビニング型モードでは動作することができない。しかしながら、図8に示すピクセル・アーキテクチャを有するEMI補正を伴わない2横列ビニング型モードであれば、図8に示すパネル構成を用いて実行されることができ、このようにして検出器が通常の1倍動作速度で読み出すことを可能にする。
図9に示す実施形態では、検出器表示の部分320が示されている。図9は、3×4ピクセルの単位セルを備えた検出器の部分のピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態に従って2列毎のピクセルの横列の後に加えられる付加的な走査線を示す。横列n列毎にn+1本の走査線が設けられている。検出器表示部分320は、第三の横列の後に付加的な走査線を加えており、ここで横列の列数nは3に等しく、走査線の本数はn+1に等しくすなわち4である。このように、3列毎の横列を起動するためには、反復するピクセル・パターンの横列3列毎(nは3に等しい)に4本の走査線(3+1)が必要とされる。3×4ピクセルの単位セル(3横列×4縦列)336は、EMI補正モードで動作しているときには3個毎及び4個毎のピクセル又は4個毎のピクセルでのEMI補正データを提供する。2列毎の横列の付加的な走査線の付加によって、パネル読み出し速度は4走査線/3横列まで低下し、すなわち元のパネル読み出し速度の1.33分の1の低速となる。図9のEMI補正モードに用いられるピクセル単位セルのピッチは4本の走査線に個々のピクセルの予め画定されている最小ピッチを乗じたものに等しい。本発明の一実施形態では、個々のピクセルのピッチは200μmであり、従ってセル336のピッチは200μmの4本の走査線倍すなわち800μmとなる。
図9を参照して述べると、検出器表示部分320は、ピクセル単位セル336に示すように3列の横列及び4列の縦列にわたって反復パターンを成してビニングされているピクセル322、324、326及び328を含んでいる。2列毎の横列の後に付加的な走査線が加えられており、これにより検出器部分320の2列毎の横列を図9に示す二つの横列区画に分割している。限定しない数の横列が、2列毎の非分割横列の間に位置する分割横列と組み合わせた非分割横列の反復パターンによって画定され得る。第一及び第二の走査線は第一の非分割横列を起動し、第二及び第三の走査線は第二の非分割横列を起動し、第三及び第四の走査線は分割横列を起動する。
図9に示すように、第一の組のピクセル322及び326は、選択された横列において3個のピクセル322及び1個のピクセル326の反復パターンを成して構成され、ピクセル322は第一のそれぞれの走査線(それぞれ走査線a及びd)に関連し、ピクセル326は、それぞれの第一の走査線(それぞれ走査線a及びd)に隣接した第二のそれぞれの走査線(それぞれ走査線b及びe)に関連する。また、第二の組の走査ピクセル326及び328は、選択された横列において2個のピクセル326及び2個のピクセル328の反復パターンを成して構成され、ピクセル326は第二のそれぞれの走査線(それぞれ走査線b及びe)に関連し、ピクセル328はそれぞれの第二の走査線(それぞれ走査線b及びe)に隣接した第二のそれぞれの走査線(それぞれ走査線c1及びf1)に関連する。また、第三の組のピクセル324及び328は、2本の走査線に関連する選択された横列において1個のピクセル328c及び3個のピクセル328の反復パターンを成して構成され、ピクセル328は、第二の走査線(それぞれ走査線b及びe)に隣接した第三の走査線(それぞれ走査線c1及びf1)に関連し、ピクセル324は第三の走査線(それぞれ走査線c1及びf1)に隣接した第四の走査線(それぞれ走査線c2及びf2)に関連する。第四の走査線(それぞれ走査線c2及びf2)はピクセル324及び328を二分割し、従って1列置きの横列を横列区画に分割する。
複数のFETが、ピクセル322、324、326及び328の各々に関連している。特定のピクセルの内部で拡大された矩形点として示されており、各々のピクセル322、324、326及び328にそれぞれ関連する各々のFETが、各々特定の走査線に関連する。図9に示すように、ピクセル322は第一の走査線(それぞれ走査線a及びd)に関連し、ピクセル326は第二の走査線(それぞれ走査線b及びe)に関連し、328は第三の走査線(それぞれ走査線c1及びf1)に関連し、ピクセル324は第四の走査線(それぞれ走査線c2及びf2)に関連する。
ビニング型ピクセル322、324、326及び328の反復構成は、パネル全体にわたって反復される3×4ピクセルの単位セル336を形成し、横列a、b及びd、eは走査線による分割を受けず、横列c及びfは走査線による分割を受けて、このようにして横列区画c1とc2及びf1とf2をそれぞれ形成する。横列区画c1及びc2が横列cを形成し、横列区画f1及びf2が横列fを形成する。横列a、b及びd、eは、走査線a、b及びd、eがエネルギを与えられたときに起動される。横列c及びfは、それぞれ両方の走査線c1及びc2並びに両方の走査線f1及びf2が選択的に起動されたときに、それぞれ選択的に起動される。
横列区画c1及びf1は、それぞれ走査線c1及びf1が選択的に起動されたときに選択的に起動され、横列区画c2及びc2は、それぞれ走査線c2及びf2が選択的に起動されたときに選択的に起動される。
本発明の一実施形態では、検出器部分320はビニング型通常非EMI補正モード(ビニング型通常モード)で動作する。ビニング型通常モードで動作しているときには、3列の横列が隣り合った4本の走査線によって同時に起動される。図9に示すように、隣り合った横列a、b及びc、並びにd、e及びfをそれぞれ同時に起動するためには、横列a、b及びcに関連する4本の走査線a、b、c1及びc2、並びに、横列d、e及びfに関連する4本の走査線d、e、f1及びf2がそれぞれ同時にエネルギを与えられる。パネルの読み出し速度は、データ総量の一部のみが4列の横列の各々から読み出されている状態で4列の横列が読み出されているため、元のパネル読み出し速度の1倍となる。
検出器部分320がEMI補正モードで動作しているときには、各々の走査線が別個に起動される。従って、走査線a、b、c1及びc2が別個に起動され、各々が同時に、各々のピクセル単位セル336の内部のピクセルに対応する4本のデータ線の各々の組(1〜4、5〜7、…奇データ〜奇データ+3、偶データ〜偶データ+3)において読み出される。走査線a、b及びd、eを選択的に起動すると、各々の横列におけるピクセル・セル336を形成する反復するピクセルの各々の組が4組のデータ線に読み出され、それぞれ横列aのピクセル322aがデータ線1〜3に読み出され、ピクセル326aがデータ線4に読み出されて、ピクセル322aの較正データを与え、また横列dのピクセル322dがデータ線1〜3に読み出され、ピクセル326dがデータ線4に読み出されて、ピクセル322dの較正データを与える。また、それぞれ横列bのピクセル326bがデータ線1〜2に読み出され、ピクセル328bがデータ線3〜4に読み出されて、ピクセル326bの較正データを与え、横列eのピクセル326eがデータ線1〜2に読み出され、ピクセル328eがデータ線3〜4に読み出されて、ピクセル326eの較正データを与える。同様に、走査線c1及びf1を選択的に起動すると、それぞれ、横列区画c1に関連するピクセル328(ピクセル部分328c1及び328c2で形成されるもの)は4本毎のデータ線(データ線1、データ線5)に読み出され、ピクセル324(ピクセル部分324c1及び324c2で形成されるもの)は3本毎のデータ線(データ線2〜4及びデータ線5〜7)に読み出されて、横列区画c1に関連するピクセル328の較正データを与え、横列区画e1に関連するピクセル部分328f1及び328f2で形成されるピクセル328は、4本毎のデータ線(データ線1、データ線5)に読み出され、横列区画f1に関連するピクセル324は3本毎のデータ線(データ線2〜4及びデータ線5〜7)に読み出されて、横列区画f1に関連するピクセル328の較正データを与える。走査線c2及びf2を選択的に起動すると、横列区画c2に関連するピクセル324(ピクセル部分324e1及び324e2で形成されるもの)は3本毎のデータ線(データ線2〜4及びデータ線6〜8)に読み出され、横列区画c2に関連するピクセル328は4本毎のデータ線(データ線1、データ線5)に読み出されて、横列区画c2に関連するピクセル324の較正データを与え、横列区画f2のピクセル324f2は3本毎のデータ線(データ線2〜4及びデータ線6〜8)に読み出され、横列区画f2のピクセル328は4本毎のデータ線(データ線1、データ線5)に読み出されて、横列区画f2に関連するピクセル324の較正データを与える。
但し、図6〜図7に示す二重走査線構成について利用可能な全てのパネル動作及び読み出しモードが3×4ピクセルの単位セル設計について利用可能である訳ではない。
図9に示す本発明の一実施形態では、3×4ピクセルの単位セル設計が示されている。3×4ピクセルのセル構成を有するパネルは、EMI補正データが存在しないときに生ずる検出器の読み出し速度及び分解能に相当する元の速度及び分解能では読み出すことができない。加えて、図9に示すパネルは、ピクセル及び走査線がパネル全体にわたって非対称構成であるため、EMI補正データを伴うビニング型モードでは動作することができない。しかしながら、図9に示すピクセル・アーキテクチャを有するEMI補正を伴わない3横列ビニング型モードであれば、図9に示すパネル構成を用いて実行されることができ、このようにして検出器が通常の1倍動作速度で読み出すことを可能にする。
図9では、付加的な走査線は、3列毎の横列の後に加えられるに留まっており、nは3に等しく、走査線の本数はn+1に等しくすなわち4である。これにより3×4ピクセルの単位セルが生じ、4個毎のピクセルにおいてEMI補正データを提供する。パネルを読み出す合計時間を増大させるスカラー・ファクタは4/3すなわち1.33倍である。
図10〜図13は、付加的な走査線の代わりに付加的なデータ線を加えた本発明の実施形態を開示しており、各々の単位セル450に関連するFETが1列置きのデータ線に取り付けられており、2本のデータ線の1本のみが各々のピクセルに対し動作自在に結合されている。
図10の本発明の一実施形態に示すように、付加的なデータ線が各々のピクセル・フォトダイオードを二つの部分に分離し、FETは、図6〜図7に示すアーキテクチャに類似した交互型構成を成してデータ線に取り付けられ、データ線及び走査線は転置され、ピクセル単位セルは、各々のピクセルの内部のFETの位置及びピクセルの反復パターンによって画定されている。
図10は本発明の一実施形態を示し、検出器部分400の選択されたピクセル402を示す。図10はフラット・パネル検出器340の部分の平面図であり、本発明の一実施形態に従って二重データ線404a、404bを有する検出器部分400を示している。
ピクセル402aに関連するFET408aは走査線404aに結合されてこの走査線に読み出され、ピクセル402bに関連するFET408bはピクセル402bの内部に移動させられて(図10ではピクセル402bの中央に示す)、データ線404bと結合してこのデータ線に読み出される。
検出器部分400は、図4に示すような追加の走査線40bの代わりに追加のデータ線404bを加えている。図4に示す追加の走査線40bの場合と同様に、追加のデータ線404bが、データ線404a、404bと共通電極406との間の短絡を最小限に抑えるために、各々のピクセル402a、402bの中央を通っている。フォトダイオード物質は、キャパシタンス、容量結合及び雑音を最小限に抑えるために、新たなデータ線404bの下で除去されている。伝導性ブリッジ482が、各ダイオード412を電気的に結合している。走査線420を用いて、FET408a及び408bを起動する。
このように、各々のデータ線404はFET408を介して各々の関連する縦列410のピクセルの選択された部分に接続される。読み出し電子回路に適正に読み出すために検出器の内部の各々のピクセルはデータ線404に接続されていなければならないので、残りのピクセルは隣接するデータ線に接続されていなければならない。
ピクセル単位セル450の部分を通っている新たなデータ線404bは、それぞれの走査線同士又はデータ線同士の間の短絡の電位を低下させる。新たな走査線又はデータ線のキャパシタンス、及び各々のフォトダイオードへの容量結合を最小限に抑えるために、新たなデータ線404bの上方のフォトダイオード物質は排除されている。各々の分割フォトダイオード412a、412bは、関連する伝導性ブリッジ482a、482b、又は分割フォトダイオードの各々のカソード474a、474bを共にリンクする接点をそれぞれ含んでいる。伝導性ブリッジ482a、482bは、金属のような伝導性物質を含んでおり、付加的なデータ線404bに跨がる各々のフォトダイオード412a、412bの二つの部分を接続している。付加的なバイア465a、465bが、各々の分割フォトダイオード412a、412bのそれぞれ両方の部分に共通電極406をそれぞれ接続している。
図11は、本発明の一実施形態によるピクセルの各々の縦列に関連する2本のデータ線を有する検出器装置におけるピクセル・アーキテクチャのブロック概略図である。さらに具体的には、図11は、ピクセル402a及び402bを有する検出器340を形成する電気回路の部分400の概略図であって、これらのピクセル402a及び402bは、本発明の一実施形態による検出器340の全体にわたってダイオード412a、412bにそれぞれ関連するFET408a及び408bの交互型パターンを成して構成されているピクセル単位セル450を画定している。FET408は、関連する走査線420によって起動されて、各々のデータ線に読み出される。付加的なデータ線のピクセル・アーキテクチャのこの概略図は、図5に示すアーキテクチャと同様のものである。
図12は、1×2ピクセルの単位セルを備えた検出器の部分340のピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態に従ってピクセルの各縦列毎に関連する二重データ線構成を示す。図12〜図13に示す本発明の一実施形態では、1列置きのFET408が新たなデータ線404aに接続されており、これにより、ピクセル344及び346で形成された1×2ピクセルの単位セル・パターン342を生じており、ピクセル344は二つのピクセル部分で形成され、ピクセル346は二つのピクセル部分で形成されて、これらの部分が検出器パネル全体にわたって反復されている。付加的な走査線が加えられたときの関連するピクセルの横列の設計と同様に、ピクセルの各々の縦列の内部のダイオード412はデータ線によって分割され、2本のデータ線が各々の縦列の各々のピクセルに関連し、縦列a〜dの各々が次に掲げる縦列区画で形成されている。すなわち、縦列区画a1及びa2が縦列aを形成し、縦列区画b1及びb2が縦列bを形成し、縦列区画c1及びc2が縦列cを形成し、縦列区画d1及びd2が縦列dを形成している。走査線1〜4は、検出器340の横列の各々を逐次的に起動する。
図13は、1×4ピクセルの単位セルを備えた検出器の部分348のビニング型ピクセル・アーキテクチャの概略図であって、本発明の一実施形態に従ってピクセルの各縦列毎に関連する二重データ線構成を示す。本発明の一実施形態による検出器部分348のブロック概略図を図13に示す。図13に示す本発明の一実施形態では、ピクセル344及び346に関連するFETは、検出器部分348の全体にわたってピクセル単位セル350において交互型パターンを成して構成され、各々のFETは、各々の縦列において第一のデータ線又は第二のデータ線のいずれかに接続される。1×4ピクセルの単位セル350は、2個ピクセルでのビニングによって、図6〜図7に開示されている検出器と同様の態様でパネルの読み出し速度を高めることを可能にする。
EMI補正に加えて、所載の全ての設計はまた、画像アーティファクトの補正のための付加的な応用を有する。補正データはまた、所与の縦列及び所与の横列において隣り合っているピクセルについて利用可能となる。この情報はEMI補正に一般的に有用である訳ではないが(早い時刻及び遅い時刻に生ずるため)、経時的にさらに緩やかに変化する他現象については補正を実行するのに用いることができる。これらの現象の実例としては、同じデータ線にある他の全ての「切」状態のFETによって生成される漏れ信号、X線に曝射されているときにフラット・パネルX線検出器を読み出すことに関連する容量結合アーティファクト、振動又は屈曲時に誘起される電流によるアーティファクト、及びディジタル検出器に機械的応力が加えられたときに近傍の導体又は絶縁体に生成される摩擦電流等がある。
以上に述べた各ステップは説明例示のためのものであって、検出器の動作は応用に応じて、同期して実行されてもよいし、逐次的に実行されてもよいし、同時に実行されてもよいし、異なる順序で実行されてもよいし。
本発明は、様々な応用に適用され得る多数のX線検出器を提供している。これらのX線検出器は、様々な程度、レベル及び量の分解能、ピクセル単位セル、ピクセル接続ピッチ、走査ドライバ・チャネル、読み出しサーキットリ・チャネル、雑音性能、データ線キャパシタンス及び抵抗、消費電力、並びに発熱を含む様々なピクセル・アーキテクチャを有する。本発明の各実施形態の検出器は、本発明の多数の実施形態に従って通常動作モード又はEMI補正モードで動作することが可能な二機能X線検出器を提供する。
本書では発明の幾つかの特徴のみを図示して説明したが、当業者には多くの改変及び変形が想到されよう。従って、特許請求の範囲は、本発明の要旨に含まれるような全ての改変及び変形を網羅するものと理解されたい。
20 X線イメージング・システム
24 X線源
26 X線ビーム
28 関心領域
30 患者
32 X線検出器
33 X線検出器
36 モニタ
38 走査サーキットリ
40 走査線
40a、40b 新たな走査線
42 読み出し電子回路又はサーキットリ
44 データ線
46 バイアス・サーキットリ
48 取得制御及び画像処理回路
50 制御器
60 ピクセル単位セル
60a、60b 分割ピクセル部分
62 FET
64 ピクセル・フォトダイオード
64a、64b 分割フォトダイオード
65a、65b バイア
70 ゲート端子
72 ドレイン端子
75 ソース端子
76 共通電極
74a、74b アノード
80 電圧供給源
82a、82b 関連する伝導性ブリッジ
84a、84b カソード
132 ピクセル構造
134 走査線
136 データ線
146 FET
148 フォトダイオード
150 ゲート端子
152 ドレイン端子
154 ソース端子
156 カソード
158 アノード
160 電圧供給源
162 共通電極
164 共通接地
300 検出器表示
302 検出器部分
304 ピクセル
304a1、304a2、304a3 ピクセル部分
304b ピクセル
306 ピクセル
306a1、306a2、306a3 ピクセル部分
312、320 検出器表示部分
322a、322e ピクセル
326a、326e ピクセル
330、332、334 ピクセル単位セル
336b1、316b2 ピクセル部分
340 検出器部分(図12)
348 検出器
350 ピクセル単位セル
400 検出器部分
402 ピクセル
404 データ線
404a 第一のデータ線
404b 新たなデータ線
406 共通電極
408 FET
410 関連する縦列
412 ダイオード
420 走査線
482 伝導性ブリッジ
304a、304b ピクセル
304a1、304a2 ピクセル部分
304b1、304b2 ピクセル部分
306a、306b ピクセル
306b1、306b2 ピクセル部分
314、316、318 ピクセル
314a、318a ピクセル
314c、318c ピクセル
316d1、316d1 ピクセル部分
318b1、318b2 ピクセル部分
318d1、318d1 ピクセル部分
322、324、326、328 ビニング型ピクセル
324c1、324f1 ピクセル部分
324c2、324f2 ピクセル部分
328c1、328f2 ピクセル部分
328f1、328f2 ピクセル部分
332、334 ピクセル単位セル
342 単位ピクセルのセル・パターン
344、346 ピクセル
404 ピクセル(検出器340)
404a 新たなデータ線
408 FET
412a、412b 分割ダイオード

Claims (5)

  1. ピクセル単位セルを形成する少なくとも第一および第二のピクセルを含む複数のピクセルと、少なくとも第一および第二の線を含む複数の走査線と、複数のデータ線とを含み、
    前記第一および第二のピクセルは各々が光検出器部分及び光検出器でない部分を有し、
    前記第一の線は、前記第一のピクセルの前記部分の各々に動作自在に結合して前記第一のピクセルの前記光検出器部分を選択的に起動し、かつ、前記第一のピクセルの前記光検出器部分および前記第二のピクセルの前記光検出器部分のいずれも分離しないように構成されて、前記第二のピクセルに動作自在に結合されておらず、
    前記第二の線は、前記第二のピクセルの前記部分の各々に動作自在に結合して前記第二のピクセルの前記光検出器部分を選択的に起動し、かつ、前記第一のピクセルの前記光検出器部分を分離するように構成されて、前記第一のピクセルに動作自在に結合されておらず、
    前記第一のピクセルの前記光検出器部分は、並列に結合されていると共に前記第二の線により分離されている2個のフォトダイオードを含んでおり、
    前記第一のピクセルの前記光検出器でない部分は、前記第一の線により受信された信号に応答して電荷を蓄積するように前記2個のフォトダイオードを起動し、
    前記第二のピクセルの前記光検出器部分は、並列に結合されていると共に前記第の線により分離されている2個のフォトダイオードを含んでおり、
    前記第二のピクセルの前記光検出器でない部分は、前記第二の線により受信された信号に応答して電荷を蓄積するように前記2個のフォトダイオードを起動し、
    前記第一および第二のピクセルの少なくとも一方が、前記第一の線の選択的起動の後に、前記光検出器部分の内部に蓄積された電荷を表わす信号を関連するデータ線に伝送し、前記第一および第二のピクセルの少なくとも一方が、前記第二の線の選択的起動の後に、前記第一および第二のピクセルのピクセルの他方での電磁干渉(EMI)を補正するように電磁干渉(EMI)補正データを関連するデータ線へ伝送する、
    検出器装置(33)。
  2. 前記複数のピクセルの各々は、FETにより画定される光検出器でない部分及びフォトダイオードにより画定される光検出器部分を有し、
    前記複数の走査線は、前記複数のピクセルの各選択部分に関連する選択された個数のFETに結合された複数の走査線であって、当該走査線の各部分は、前記FETを起動するように選択された個数のFETのゲートに結合しており、
    前記複数のデータ線は、選択された光検出器部分の内部に蓄積された電荷を関連する読み出し電子回路に読み出すように、前記光検出器部分と直列に、選択された個数のFETに結合されている
    請求項1に記載の検出器装置。
  3. 前記第一の線の前記光検出器部分の起動に応答して前記光検出器部分に蓄積されている電荷を表わす信号を読み出すように前記光検出器部分及び光検出器でない部分の各々に動作自在に結合されている第三の線をさらに含んでいる請求項1に記載の検出器装置。
  4. 前記光検出器でない部分を画定するFETと、前記光検出器部分を画定するフォトダイオードとをさらに含んでいる請求項1に記載の検出器装置。
  5. 前記第二の線は、前記第一のピクセルから電気的に絶縁されている、請求項1に記載の検出器装置。
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