TW202407385A - Imaging systems and corresponding operation methods - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本發明是有關於一種成像系統和相應的操作方法。The present invention relates to an imaging system and a corresponding operating method.
輻射檢測器是測量輻射特性的裝置。該特性的示例可以包括輻射的強度、相位和偏振的空間分佈。由輻射檢測器測量的輻射可以是已經透過物體的輻射。輻射檢測器測量的輻射可以是電磁輻射,例如紅外光、可見光、紫外光、X射線或γ射線。輻射可以是其他類型的,例如α射線和β射線。成像系統可以包括一個或多個圖像感測器,每個圖像感測器可以具有一個或多個輻射檢測器。A radiation detector is a device that measures the characteristics of radiation. Examples of such properties may include the intensity, phase, and spatial distribution of polarization of the radiation. The radiation measured by the radiation detector may be radiation that has passed through the object. The radiation measured by the radiation detector may be electromagnetic radiation, such as infrared light, visible light, ultraviolet light, X-rays or gamma rays. Radiation can be of other types such as alpha rays and beta rays. An imaging system may include one or more image sensors, each of which may have one or more radiation detectors.
本文公開了一種方法,所述方法包括:向物體發送輻射束;圍繞垂直於圖像感測器的成像平面的旋轉軸旋轉所述物體,其中所述成像平面與所述圖像感測器的所有感測元件相交;沿著垂直於所述旋轉軸的平移線相對於所述旋轉軸來回平移所述圖像感測器;以及對於i=1、......、M且j=1、......、Ni,基於所述輻射束與所述物體之間的相互作用,利用所述圖像感測器捕獲所述物體的圖像(i,j),其中M和Ni,i=1、......、M,為大於1的整數,其中每張所述圖像(i,j),i=1、......、M且j=1、......、Ni,都是在執行所述平移的同時且在執行所述旋轉的同時捕獲的。Disclosed herein is a method comprising: sending a radiation beam to an object; rotating the object about an axis of rotation perpendicular to an imaging plane of an image sensor, wherein the imaging plane is aligned with an imaging plane of the image sensor; All sensing elements intersect; the image sensor is translated back and forth relative to the rotation axis along a translation line perpendicular to the rotation axis; and for i=1,...,M and j= 1,..., Ni, based on the interaction between the radiation beam and the object, the image sensor is used to capture the image (i, j) of the object, where M and Ni, i=1,...,M, is an integer greater than 1, where for each image (i, j), i=1,...,M and j=1 ,..., Ni, are all captured while performing the translation and while performing the rotation.
在一方面,所述圖像感測器包括多個有源區和所述多個有源區之間的第一間隙,並且所述第一間隙中的每個間隙沿著不平行於所述平移線的第一方向。In one aspect, the image sensor includes a plurality of active areas and first gaps between the plurality of active areas, and each of the first gaps is along a line that is not parallel to the The first direction of the translation line.
在一方面,所述平移的平移幅度大於所述第一間隙中的任何間隙在平行於所述平移線的方向上測量的任何寬度。In one aspect, the translational amplitude of the translation is greater than any width of any of the first gaps measured in a direction parallel to the translation line.
在一方面,所述圖像感測器還包括所述多個有源區之間的第二間隙,並且所述第二間隙中的每個間隙沿著垂直於所述第一方向的第二方向。In one aspect, the image sensor further includes a second gap between the plurality of active regions, and each of the second gaps is along a second gap perpendicular to the first direction. direction.
在一方面,所述旋轉軸與所述多個有源區中的一有源區或所述第一間隙中的一間隙相交,並且不與所述第二間隙中的任何間隙相交。In one aspect, the axis of rotation intersects an active region of the plurality of active regions or a gap of the first gaps and does not intersect any of the second gaps.
在一方面,所述方法還包括拼接所述圖像(i,j),i=1、......、M且j=1、......、Ni,從而得到所述物體的拼接圖像。In one aspect, the method further includes splicing the images (i, j), i=1,...,M and j=1,...,Ni, thereby obtaining the Stitched images of objects.
在一方面,所述拼接由所述圖像感測器執行。In one aspect, the stitching is performed by the image sensor.
在一方面,所述輻射束包括X射線。In one aspect, the radiation beam includes X-rays.
在一方面,對於每個i值,當所述圖像(i,j),j=1、......、Ni被捕獲時,所述物體的每個點相對於所述圖像感測器的所述成像平面上的所述輻射束分別具有影子(i,j),j=1、......、Ni,並且,所述每個點在所述成像平面上的影子(i,j),j=1、......、Ni中的任何2個影子之間的距離不超過所述圖像感測器的任何感測元件的任何寬度。In one aspect, for each value of i, when the image (i,j),j=1,...,Ni is captured, each point of the object is relative to the image The radiation beams on the imaging plane of the sensor respectively have shadows (i, j), j=1,...,Ni, and each point on the imaging plane has The distance between any two shadows in the shadows (i, j), j=1,...,Ni does not exceed any width of any sensing element of the image sensor.
在一方面,所述圖像(i,j),i=1、......、M,j=1、......、Ni按一次一個圖像地被捕獲,並且所述圖像(i,j),i=1、......、M,和j=1、......、Ni按一次一個i值地被捕獲。In one aspect, the images (i,j), i=1,...,M, j=1,...,Ni are captured one image at a time, and the The above image (i,j), i=1,...,M, and j=1,...,Ni are captured one i value at a time.
在一方面,所述旋轉軸與所述物體相交。In one aspect, the axis of rotation intersects the object.
本文公開了一種系統,所述系統包括:輻射源和圖像感測器;其中所述輻射源被配置為向物體發送輻射束;其中所述系統被配置為圍繞垂直於所述圖像感測器的成像平面的旋轉軸旋轉所述物體;其中所述成像平面與所述圖像感測器的所有感測元件相交;其中所述圖像感測器被配置為沿著垂直於所述旋轉軸的平移線相對於所述旋轉軸來回平移;其中對於i=1、......、M且j=1、......、Ni,所述圖像感測器被配置為基於所述輻射束和所述物體之間的相互作用捕獲所述物體的圖像(i,j),其中M和Ni,i=1、......、M,為大於1的整數,並且其中每張所述圖像(i,j),i=1、......、M且j=1、......、Ni,都是在平移所述圖像感測器的同時且在旋轉所述圖像感測器的同時捕獲的。Disclosed herein is a system comprising: a radiation source and an image sensor; wherein the radiation source is configured to emit a radiation beam to an object; and wherein the system is configured to surround the sensor perpendicular to the image sensor. the object is rotated about an axis of rotation of the imaging plane of the device; wherein the imaging plane intersects all sensing elements of the image sensor; wherein the image sensor is configured to rotate along a direction perpendicular to the rotation The translation line of the axis translates back and forth relative to the rotation axis; where for i=1,...,M and j=1,...,Ni, the image sensor is configured To capture an image (i,j) of the object based on the interaction between the radiation beam and the object, where M and Ni, i=1,...,M, are greater than 1 integer, and each of the images (i, j), i=1,...,M and j=1,...,Ni, is translating the image The image sensor is captured simultaneously and while rotating the image sensor.
在一方面,所述圖像感測器包括多個有源區和所述多個有源區之間的第一間隙,並且所述第一間隙中的每個間隙沿著不平行於所述平移線的第一方向。In one aspect, the image sensor includes a plurality of active areas and first gaps between the plurality of active areas, and each of the first gaps is along a line that is not parallel to the The first direction of the translation line.
在一方面,所述平移所述圖像感測器的平移幅度大於所述第一間隙中的任何間隙在平行於所述平移線的方向上測量的任何寬度。In one aspect, the translation amplitude of the translation of the image sensor is greater than any width of any of the first gaps measured in a direction parallel to the translation line.
在一方面,所述圖像感測器還包括所述多個有源區之間的第二間隙,並且所述第二間隙中的每個間隙沿著垂直於第一方向的第二方向。In one aspect, the image sensor further includes second gaps between the plurality of active regions, and each of the second gaps is along a second direction perpendicular to the first direction.
在一方面,所述旋轉軸與所述多個有源區中的一有源區或所述第一間隙中的一間隙相交,並且不與所述第二間隙中的任何間隙相交。In one aspect, the axis of rotation intersects an active region of the plurality of active regions or a gap of the first gaps and does not intersect any of the second gaps.
在一方面,所述系統還被配置為拼接所述圖像(i,j),i=1、......、M且j=1、......、Ni,從而得到所述物體的拼接圖像。In one aspect, the system is further configured to stitch the images (i, j), i=1,...,M and j=1,...,Ni, to obtain A stitched image of the object.
在一方面,所述圖像感測器被配置為拼接所述圖像(i,j),i=1、......、M且j=1、......、Ni。In one aspect, the image sensor is configured to stitch the images (i, j), i=1,...,M and j=1,...,Ni .
在一方面,所述輻射束包括X射線。In one aspect, the radiation beam includes X-rays.
在一方面,對於每個i值,所述物體的每個點相對於當所述圖像(i,j),j=1、......、Ni被捕獲時所述圖像感測器的所述成像平面上的所述輻射束分別具有影子(i,j),j=1、......、Ni,並且,所述每個點在所述成像平面上的影子(i,j),j=1、......、Ni中的任何2個影子之間的距離不超過所述圖像感測器的任何感測元件的任何寬度。In one aspect, for each i value, each point of the object is relative to the image sense when the image (i,j), j=1,...,Ni is captured. The radiation beams on the imaging plane of the detector respectively have shadows (i, j), j=1,...,Ni, and the shadow of each point on the imaging plane The distance between any two shadows in (i, j), j=1,...,Ni does not exceed any width of any sensing element of the image sensor.
在一方面,所述圖像(i,j),i=1、......、M,j=1、......、Ni按一次一個圖像地被捕獲,並且所述圖像(i,j),i=1、......、M,和j=1、......、Ni按一次一個i值地被捕獲。In one aspect, the images (i,j), i=1,...,M, j=1,...,Ni are captured one image at a time, and the The above image (i,j), i=1,...,M, and j=1,...,Ni are captured one i value at a time.
在一方面,所述旋轉軸與所述物體相交。In one aspect, the axis of rotation intersects the object.
輻射檢測器radiation detector
圖1示意性地示出了作為示例的輻射檢測器100。輻射檢測器100可以包括像素150(也稱為感測元件150)陣列。該陣列可以是矩形陣列(如圖1所示)、蜂窩陣列、六邊形陣列或任何其他合適的陣列。圖1的示例中的像素150陣列具有4列和7行;然而,一般來說,像素150陣列可以具有任意數量的行和任意數量的列。Figure 1 schematically shows a
每個像素150可以被配置為檢測入射在其上的來自輻射源(未示出)的輻射,並且可以被配置為測量輻射的特性(例如,粒子的能量、波長和頻率)。輻射可以包括諸如光子(X射線、伽馬射線等)和亞原子粒子(α粒子、β粒子等)的輻射粒子。每個像素150可以被配置為在一段時間內對入射在其上的能量落入多個能量區間中的輻射粒子的數量進行計數。所有像素150可以被配置為在同一段時間內對多個能量區間內入射到其上的輻射粒子的數量進行計數。當入射的輻射粒子具有相似的能量時,像素150可以僅僅被配置為在一段時間內對入射在其上的輻射粒子的數量進行計數,而不測量單個輻射粒子的能量。Each
每個像素150可以具有其自己的類比數位轉換器(ADC),其被配置為將表示入射輻射粒子的能量的類比信號數位化為數位信號,或者將表示多個入射輻射粒子的總能量的類比信號數位化為數位信號。像素150可以被配置為平行作業。例如,當一個像素150測量入射輻射粒子時,另一個像素150可能正在等待輻射粒子的到達。像素150可以不必是可單獨定址的。Each
這裡描述的輻射檢測器100可以具有諸如X射線望遠鏡、X射線乳房X線照相術、工業X射線缺陷檢測、X射線顯微鏡或顯微射線照相術、X射線鑄件檢查、X射線無損檢測、X射線焊接檢查、X射線數位減影血管造影等之類的應用。使用該輻射檢測器100代替照相板、照相膠片、PSP板、X射線圖像增強器、閃爍體或其他半導體X射線檢測器可能是合適的。The
圖2示意性地示出了根據一實施例的圖1的輻射檢測器100沿線2-2的簡化剖視圖。具體地,輻射檢測器100可以包括輻射吸收層110和用於處理和分析入射輻射在輻射吸收層110中產生的電信號的電子器件層120(其可以包括一個或多個ASIC或專用積體電路)。輻射檢測器100可以包括或不包括閃爍體(未示出)。輻射吸收層110可以包括諸如矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合之類的半導體材料。半導體材料對於感興趣的輻射可以具有高質量衰減係數。Figure 2 schematically illustrates a simplified cross-sectional view of the
作為示例,圖3示意性地示出了圖1的輻射檢測器100沿線2-2的詳細剖視圖。具體地,輻射吸收層110可以包括由第一摻雜區111、第二摻雜區113的一個或多個離散區114形成的一個或多個二極體(例如p-i-n或p-n)。第二摻雜區113可以通過可選的本徵區112與第一摻雜區111分開。離散區114可以通過第一摻雜區111或本徵區112彼此分開。第一摻雜區111和第二摻雜區113可以具有相反類型的摻雜(例如,區域111是p型,區域113是n型,或者,區域111是n型,區域113是p型)。在圖3的示例中,第二摻雜區113的每個離散區114形成具有第一摻雜區111和可選的本徵區112的二極體。即,在圖3的示例中,輻射吸收層110具有多個二極體(更具體地,7個二極體對應於圖1的陣列中的一列的7個像素150,為了簡單起見,圖3中僅標記了其中的2個像素150)。多個二極體可以具有電觸點119A作為共用(公共)電極。第一摻雜區111還可以具有離散部分。As an example, Figure 3 schematically shows a detailed cross-sectional view of the
電子器件層120可以包括適合於處理或解釋由入射在輻射吸收層110上的輻射產生的信號的電子系統121。電子系統121可以包括諸如濾波器網路、放大器、積分器和比較器之類的類比電路,或者諸如微處理器和記憶體之類的數位電路。電子系統121可以包括一個或多個ADC(類比數位轉換器)。電子系統121可以包括由各像素150共用的元件或專用於單個像素150的元件。例如,電子系統121可以包括專用於每個像素150的放大器和在所有像素150之間共用的微處理器。電子系統121可以通過通孔131電連接到像素150。通孔之間的空間可以使用填充材料130填充,這可以增加電子器件層120與輻射吸收層110的連接的機械穩定性。其它接合技術可以在不使用通孔131的情況下將電子系統121連接到像素150。
當來自輻射源(未示出)的輻射撞擊包括二極體的輻射吸收層110時,輻射粒子可以被吸收並且通過多種機制產生一個或多個電荷載流子(例如,電子、電洞)。電荷載流子可以在電場下漂移到二極體之一的電極。該電場可以是外部電場。電觸點119B可以包括離散部分,每個離散部分與離散區114電接觸。術語“電觸點”可以與詞語“電極”互換使用。在一實施例中,電荷載流子可以在各方向上漂移,使得由單個輻射粒子產生的電荷載流子基本上不被兩個不同的離散區114共用(這裡“基本上不......共用”意指相比於其餘的電荷載流子,這些電荷載流子中的少於2%、少於0.5%、少於0.1%或少於0.01%的電荷載流子流向一個不同的離散區114)。由入射在這些離散區114之一的覆蓋區周圍的輻射粒子產生的電荷載流子基本上不與這些離散區114中的另一個共用。與離散區114相關聯的像素150可以是離散區114周圍的區域,其中由入射到其中的輻射粒子產生的基本上全部的(多於98%、多於99.5%、多於99.9%或者多於99.99%的)電荷載流子流向離散區114。即,這些電荷載流子中的少於2%、少於1%、少於0.1%或少於0.01%的電荷載流子流過該像素150。When radiation from a radiation source (not shown) strikes the
圖4示意性地示出了根據替代實施例的圖1的輻射檢測器100沿線2-2的詳細剖視圖。更具體地,輻射吸收層110可以包括諸如矽、鍺、GaAs、CdTe、CdZnTe或其組合之類的半導體材料的電阻器,但不包括二極體。半導體材料對於感興趣的輻射可以具有高質量衰減係數。在一實施例中,圖4的電子器件層120在結構和功能方面類似於圖3的電子器件層120。Figure 4 schematically shows a detailed cross-sectional view along line 2-2 of the
當輻射撞擊包括電阻器但不包括二極體的輻射吸收層110時,它可以被吸收並通過多種機制產生一個或多個電荷載流子。輻射粒子可以產生10到100000個電荷載流子。電荷載流子可以在電場下漂移到電觸點119A和119B。該電場可以是外部電場。電觸點119B可以包括離散部分。在一實施例中,電荷載流子可以在各方向上漂移,使得由單個輻射粒子產生的電荷載流子基本上不被電觸點119B的兩個不同的離散部分共用(這裡“基本上不......共用”意指相比於其餘的電荷載流子,這些電荷載流子中的少於2%、少於0.5%、少於0.1%或少於0.01%的電荷載流子流向一個不同的離散部分)。由入射在電觸點119B的這些離散部分之一的覆蓋區周圍的輻射粒子產生的電荷載流子基本上不與電觸點119B的這些離散部分中的另一個共用。與電觸點119B的離散部分相關聯的像素150可以是離散部分周圍的區域,其中由入射到其中的輻射粒子產生的基本上全部的(多於98%、多於99.5%、多於99.9%或者多於99.99%的)電荷載流子流向電觸點119B的離散部分。即,這些電荷載流子中的少於2%、少於0.5%、少於0.1%或少於0.01%的電荷載流子流過與電觸點119B的一個離散部分相關聯的像素。When radiation strikes the
輻射檢測器封裝Radiation detector packaging
圖5示意性地示出了包括輻射檢測器100和印刷電路板(PCB)510的輻射檢測器封裝500的俯視圖。本文使用的術語“PCB”不限於特定材料。例如,PCB可以包括半導體。輻射檢測器100可以安裝到PCB 510。為了清楚起見,未示出輻射檢測器100和PCB 510之間的佈線。封裝500可以具有一個或多個輻射檢測器100。PCB 510可以包括未被輻射檢測器100覆蓋的輸入/輸出(I/O)區域512(例如,用於容納接合線514)。輻射檢測器100可以具有有源區域190,其是像素150(圖1)所處的位置。輻射檢測器100可以在輻射檢測器100的邊緣附近具有周邊區195。周邊區195沒有像素150,並且輻射檢測器100不檢測入射在周邊區195上的輻射粒子。FIG. 5 schematically shows a top view of a radiation detector package 500 including the
圖像感測器image sensor
圖6示意性地示出了根據實施例的圖像感測器600的剖視圖。圖像感測器600可以包括安裝到系統PCB 650的一個或多個圖5的輻射檢測器封裝500。PCB 510和系統PCB 650之間的電連接可以通過接合線514進行。為了容納PCB 510上的接合線514,PCB 510可以具有未被輻射檢測器100覆蓋的I/O區域512。為了容納系統PCB 650上的接合線514,封裝500之間可以具有間隙。間隙可以是大約1mm或更大。入射在周邊區195、I/O區域512或間隙上的輻射粒子不能被系統PCB 650上的封裝500檢測到。輻射檢測器(例如,輻射檢測器100)的死區是輻射檢測器的輻射接收表面的入射在其上的輻射粒子不能被輻射檢測器檢測到的區域。封裝(例如,封裝500)的死區是封裝的輻射接收表面的入射在其上的輻射粒子不能被封裝中的一個或多個輻射檢測器檢測到的區域。在圖5和圖6所示的這個示例中,封裝500的死區包括周邊區195和I/O區域512。具有一組封裝(例如,安裝在同一PCB上並佈置在同一層或不同層中的封裝500)的圖像感測器(例如,圖像感測器600)的死區(例如,688)包括該組中的封裝的死區和封裝之間的間隙的組合。Figure 6 schematically shows a cross-sectional view of an image sensor 600 according to an embodiment. Image sensor 600 may include one or more radiation detector packages 500 of FIG. 5 mounted to system PCB 650. The electrical connection between PCB 510 and system PCB 650 may be through bond wires 514 . To accommodate bond wires 514 on PCB 510 , PCB 510 may have I/O areas 512 that are not covered by
在實施例中,自行操作的輻射檢測器100(圖1)可以視為圖像感測器。在實施例中,自身操作的封裝500(圖5)可以視為圖像感測器。In an embodiment, the self-operating radiation detector 100 (Fig. 1) may be considered an image sensor. In an embodiment, the package 500 (FIG. 5) operating on its own may be considered an image sensor.
包括輻射檢測器100的圖像感測器600可以在輻射檢測器100的有源區域190中具有死區688。然而,圖像感測器600可以一張一張地捕獲物體或場景(未示出)的多個部分圖像,然後可以將這些捕獲的部分圖像進行拼接,形成整個物體或場景的拼接圖像。Image sensor 600 including
如本文所用的術語“圖像”不限於輻射特性(例如強度)的空間分佈。例如,術語“圖像”還可以包括物質或元素的密度的空間分佈。The term "image" as used herein is not limited to the spatial distribution of radiation properties (eg, intensity). For example, the term "image" may also include a spatial distribution of the density of a substance or element.
成像系統imaging system
圖7示意性地示出了根據實施例的成像系統700的透視圖。在實施例中,成像系統700可以包括圖像感測器710和輻射源720。Figure 7 schematically shows a perspective view of an
在實施例中,圖像感測器710可以類似於圖6的圖像感測器600。例如,圖像感測器710可以包括佈置成3行3列的9個有源區190,如圖所示。通常,圖像感測器710可以具有可以以任何方式佈置的任何數量的有源區190。In embodiments,
在實施例中,物體730可以位於圖像感測器710和輻射源720之間,如圖所示。In embodiments, object 730 may be located between
成像系統的操作Imaging system operation
在實施例中,成像系統700可以按如下操作。輻射源720可以向物體730發送輻射束725。在實施例中,輻射束725可以包括X射線。In embodiments,
在實施例中,物體730可以圍繞垂直於圖像感測器710的成像平面(未示出)的旋轉軸735旋轉,其中成像平面與圖像感測器710的所有感測元件150相交。即,如果圖像感測器710的所有感測元件150共面,則成像平面可以是與圖像感測器710的所有感測元件150實際相交的平面。然而,如果圖像感測器710的所有感測元件150不共面,那麼成像平面可以是圖像感測器710的所有感測元件150的最佳擬合平面(例如,最小二乘平面)。In embodiments, object 730 may rotate about an axis of
在實施例中,圖像感測器710可以沿著垂直於旋轉軸735的平移線712相對於旋轉軸735來回平移。In embodiments,
在實施例中,當物體730如上所述旋轉的同時,並且當圖像感測器710如上所述來回平移的同時,圖像感測器710可以捕獲物體730的多個圖像。具體地,圖像感測器710可以基於輻射束725和物體730之間的相互作用捕獲物體730的多個圖像中的每一個。In embodiments,
輻射束725和物體730之間的相互作用可以包括諸如以下之類的情形:(A)入射到物體730上的輻射束725的一些輻射粒子被物體730阻擋,(B)入射到物體730上的輻射束725的一些輻射粒子穿過物體730而不改變它們的方向,以及(C)入射到物體730上的輻射束725的一些輻射粒子與物體730的原子碰撞,從而改變它們的方向。Interactions between
概括成像系統的操作的流程圖Flowchart outlining the operation of the imaging system
圖8示出了根據實施例的概括圖7的成像系統700的操作的流程圖800。Figure 8 shows a flowchart 800 summarizing the operation of the
在步驟810中,操作可以包括向物體發送輻射束。例如,在上述實施例中,參考圖7,輻射源720向物體730發送輻射束725。In step 810, operations may include sending a radiation beam to the object. For example, in the embodiment described above, referring to FIG. 7 , radiation source 720 sends
同樣在步驟810中,操作可以包括圍繞垂直於圖像感測器的成像平面的旋轉軸旋轉物體,其中成像平面與圖像感測器的所有感測元件相交。例如,在上述實施例中,參考圖7,物體730圍繞垂直於圖像感測器710的成像平面的旋轉軸735旋轉。Also in step 810, operations may include rotating the object about an axis of rotation perpendicular to an imaging plane of the image sensor, where the imaging plane intersects all sensing elements of the image sensor. For example, in the above-described embodiment, referring to FIG. 7 , the
同樣在步驟810中,該操作可以包括沿著垂直於旋轉軸的平移線相對於旋轉軸來回平移圖像感測器。例如,在上述實施例中,參考圖7,圖像感測器710沿著垂直於旋轉軸735的平移線712相對於旋轉軸735來回平移。Also in step 810, the operation may include translating the image sensor back and forth relative to the axis of rotation along a translation line perpendicular to the axis of rotation. For example, in the above embodiment, referring to FIG. 7 , the
在步驟820中,操作可以包括,對於i=1、......、M且j=1、......、Ni,基於輻射束與物體之間的相互作用,利用圖像感測器捕獲物體的圖像(i,j),其中M和Ni,i=1、......、M,為大於1的整數,其中每張所述圖像(i,j),i=1、......、M且j=1、......、Ni,都是在執行所述平移的同時且在執行所述旋轉的同時捕獲的。例如,在上述實施例中,參考圖7,圖像感測器710基於輻射束725和物體730之間的相互作用捕獲物體730的多個圖像中的每個,其中,如上所述,物體730的多個圖像中的每個都是在物體730旋轉的同時並且圖像感測器710來回平移的同時被捕獲的。In step 820, operations may include, for i=1,...,M and j=1,...,Ni, utilizing the image based on the interaction between the radiation beam and the object. The sensor captures an image (i, j) of the object, where M and Ni, i=1,..., M, are integers greater than 1, where each of the images (i, j) , i=1,...,M and j=1,...,Ni, are captured while performing the translation and while performing the rotation. For example, in the embodiment described above, referring to FIG. 7 ,
其他實施例Other embodiments
圖像感測器的有源區之間的間隙The gap between the active areas of the image sensor
在實施例中,參考圖7,圖像感測器710還可以包括有源區190之間的第一間隙195x,其中每個第一間隙195x可以沿著第一方向Ox。在實施例中,可以選擇平移線712使得平移線712不平行於第一間隙195x的第一方向Ox(例如,平移線712可以被選擇為垂直於第一間隙195x的第一方向Ox)。In an embodiment, referring to FIG. 7 , the
在實施例中,圖像感測器710還可以包括有源區190之間的第二間隙195y,其中每個第二間隙195y可以沿著第二方向Oy。在實施例中,第二間隙195y的第二方向Oy可以垂直於第一間隙195x的第一方向Ox。In an embodiment, the
在實施例中,旋轉軸735:(A)可以與圖像感測器710的有效區域190之一或者第一間隙195x之一相交,並且(B)可以不與第二間隙195y中的任何一個相交。例如,如圖7所示,旋轉軸735與圖像感測器710的有效區域190相交。In an embodiment, the rotation axis 735: (A) may intersect one of the
平移幅度Translation amplitude
在實施例中,參考圖7,圖像感測器710可以在第一端位置和第二端位置(未示出)之間來回平移。第一端位置和第二端位置之間的距離可以被稱為平移幅度。在實施例中,圖像感測器710的來回平移的平移幅度可以大於任何第一間隙195x在平行於平移線712的方向上測量的任何寬度。In an embodiment, referring to Figure 7,
圖像拼接Image stitching
在實施例中,參考圖7和圖8的步驟820,在執行步驟820之後,可以將圖像(i,j),i=1、......、M,j=1、......、Ni進行拼接,從而得到物體730的拼接圖像。In an embodiment, referring to step 820 of FIG. 7 and FIG. 8 , after performing step 820, the image (i, j), i=1,..., M, j=1,... ...., Ni perform splicing to obtain a spliced image of
在實施例中,圖像感測器710可以執行如上所述的圖像(i,j),i=1、......、M,和j=1、......、Ni的拼接。In an embodiment, the
圖像捕獲image capture
在實施例中,參考圖7至圖8,圖像(i,j),i=1、......、M,和j=1、......、Ni可以由圖像感測器710一次一個圖像地捕獲。換句話說,圖像感測器710所捕獲的物體730的所有圖像按一次一個圖像地捕獲。In an embodiment, referring to FIGS. 7 to 8 , the image (i, j), i=1,...,M, and j=1,...,Ni can be represented by the
在實施例中,圖像(i,j),i=1、......、M,j=1、......、Ni可以按一次一個i值地捕獲。例如,可以先捕獲圖像(1,j),j=1、......、N1(對應i=1)。然後,可以捕獲圖像(2,j),j=1、......、N2(對應於i=2)。然後,可以捕獲圖像(3,j),j=1、......、N3(對應i=3),等等。請注意,短語“一次一個i值”不包括如下情形:捕獲圖像(1,1),然後捕獲圖像(2,1),然後捕獲圖像(1,2)。In an embodiment, images (i,j), i=1,...,M, j=1,...,Ni may be captured one i value at a time. For example, the image (1, j) can be captured first, j=1,...,N1 (corresponding to i=1). Then, images (2,j), j=1,...,N2 (corresponding to i=2) can be captured. Then, one can capture images (3,j), j=1,...,N3 (corresponding to i=3), and so on. Note that the phrase "one i value at a time" does not include capturing an image (1,1), then an image (2,1), then an image (1,2).
在實施例中,對於每個i值,在捕獲圖像(i,j),j=1、......、Ni的時間段內,物體730圍繞旋轉軸735的旋轉可以忽略不計。具體地,在實施例中,對於每個i值,當圖像(i,j),j=1、......、Ni被捕獲時,物體730的每個點相對於圖像感測器710的成像平面上的輻射束725分別具有影子(i,j),j=1、......、Ni;並且,所述每個點在成像平面上的影子(i,j),j=1、......、Ni中的任何2個影子之間的距離不可以超過圖像感測器710的任何感測元件150的任何寬度。In an embodiment, for each value of i, the rotation of the
換句話說,對於每個i值,所述每個點在成像平面上的影子(i,j),j=1、......、Ni中的2個影子之間的最大距離不超過圖像感測器710的任何感測元件150的最小尺度。In other words, for each i value, the maximum distance between the two shadows of each point on the imaging plane (i, j), j=1,...,Ni is not exceeds the smallest dimension of any
旋轉軸和物體axis of rotation and object
在實施例中,旋轉軸735可以與物體730相交,如圖所示。In embodiments, axis of
成像系統700的操作示例Examples of Operation of
在成像系統700的操作示例中,參考圖7,圖像感測器710可以包括佈置成3行和3列的9個有源區190,如圖所示。在實施例中,圖像感測器710還可以包括9個有源區190之間的2個第一間隙195x和2個第二間隙195y,如圖所示。此外,第一間隙195x的第一方向Ox可以垂直於第二間隙195y的第二方向Oy。In an operational example of
在實施例中,物體730可以圍繞垂直於圖像感測器710的成像平面的旋轉軸735不停地旋轉(例如,逆時針)。此外,旋轉軸735可以與圖像感測器710的有源區190相交,如圖所示。在實施例中,旋轉軸735可以與物體730相交。In embodiments, object 730 may rotate continuously (eg, counterclockwise) about a
在實施例中,當物體730如上所述圍繞旋轉軸735旋轉的同時,圖像感測器710可以沿著可垂直於旋轉軸735的平移線712在第一端位置和第二端位置之間來回平移。此外,平移線712可垂直於第一間隙195x的第一方向Ox。In an embodiment, while the
在實施例中,圖像感測器710可以在第一端位置與第二端位置之間不停地來回平移(即,圖像感測器710僅在第一端位置與第二端位置處停止)。在實施例中,平移幅度可以大於任何第一間隙195x在平行於平移線712的方向上測量的任何寬度。In an embodiment, the
物體的第一和第二圖像first and second images of the object
在實施例中,當圖像感測器710處於第一端位置並且物體730處於第一角度位置的同時,圖像感測器710可以捕獲物體730的第一圖像。之後,當圖像感測器710到達第二端位置並且物體730到達第二角度位置的同時,圖像感測器710可以捕獲物體730的第二圖像。In an embodiment, the
在實施例中,當捕獲第一及第二圖像時,物體730的每個點相對於圖像感測器710的成像平面上的輻射束725分別具有2個影子,並且所述每個點在成像平面上的這2個影子之間的距離不可以超過圖像感測器710的任何感測元件150的任何寬度。In an embodiment, when the first and second images are captured, each point of the
在圖8的步驟820的情景下,第一圖像可以是圖像(1,1),而第二圖像可以是圖像(1,2)。這裡,i=1,N1=2。In the context of step 820 of Figure 8, the first image may be image (1,1) and the second image may be image (1,2). Here, i=1, N1=2.
物體的第三和第四圖像Third and fourth images of objects
在實施例中,在捕獲第二圖像之後,物體730可以逆時針旋轉約20度至第三角度位置,同時圖像感測器710來回平移多次。In an embodiment, after capturing the second image, object 730 may be rotated counterclockwise approximately 20 degrees to a third angular position while
然後,在實施例中,在圖像感測器710處於第一端位置並且物體730大致處於第三角度位置的同時,圖像感測器710可以捕獲物體730的第三圖像。之後,當圖像感測器710到達第二端位置且物件730到達第四角度位置時,圖像感測器710可以捕獲物件730的第四圖像。Then, in an embodiment,
在實施例中,當捕獲第三和第四圖像時,物體730的每個點相對於圖像感測器710的成像平面上的輻射光束725分別具有2個影子;並且所述每個點在成像平面上的這2個影子之間的距離不可以超過圖像感測器710的任何感測元件150的任何寬度。In an embodiment, when the third and fourth images are captured, each point of the
在圖8的步驟820的情景下,第三圖像可以是圖像(2,1),而第四圖像可以是圖像(2,2)。這裡,i=2,N2=2。In the context of step 820 of Figure 8, the third image may be image (2,1) and the fourth image may be image (2,2). Here, i=2, N2=2.
物體的附加圖像Additional images of objects
然後,在實施例中,該過程可以以類似的方式繼續,直到i=5,其中所有N1=N2=N3=N4=N5=2。然後,在實施例中,可以對所得到的物體730的10個圖像(包括上述的第一、第二、第三和第四圖像)進行拼接以形成物體730的拼接圖像。Then, in an embodiment, the process may continue in a similar manner until i=5, where all N1=N2=N3=N4=N5=2. Then, in an embodiment, the obtained 10 images of the object 730 (including the above-mentioned first, second, third and fourth images) may be spliced to form a spliced image of the
儘管本文已經公開了各個方面和實施例,但其他方面和實施例對於本領域技術人員來說將是顯而易見的。本文所公開的各個方面和實施例是出於說明的目的而不旨在限制,真實範圍和精神由所附申請專利範圍指示。Although various aspects and embodiments have been disclosed herein, other aspects and embodiments will be apparent to those skilled in the art. The various aspects and embodiments disclosed herein are for purposes of illustration and are not intended to be limiting, with the true scope and spirit being indicated by the appended claims.
2-2:線
100:輻射檢測器
111:第一摻雜區
112:本徵區
113:第二摻雜區
114:離散區
110:輻射吸收層
119A、119B:電觸點
120:電子器件層
121:電子系統
130:填充材料
131:通孔
150:像素/感測元件
190:有源區域
195:周邊區
195x:第一間隙
195y:第二間隙
500:封裝
510:印刷電路板(PCB)
512:輸入/輸出(I/O)區域
514:接合線
600、710:圖像感測器
650:系統PCB
688:死區
700:成像系統
712:平移線
720:輻射源
725:輻射束
730:物體
735:旋轉軸
800:流程圖
810、820:步驟
Ox:第一方向
Oy:第二方向
2-2: Line
100: Radiation detector
111: First doped region
112:Eigen region
113: Second doping region
114: Discrete area
110: Radiation absorbing layer
119A, 119B: Electrical contacts
120: Electronic device layer
121: Electronic systems
130: Filling material
131:Through hole
150: Pixel/sensing element
190: Active area
195: Surrounding
圖1示意性地示出了根據一實施例的輻射檢測器。 圖2示意性地示出了根據一實施例的輻射檢測器的簡化剖視圖。 圖3示意性地示出了根據一實施例的輻射檢測器的詳細剖視圖。 圖4示意性地示出了根據替代實施例的輻射檢測器的詳細剖視圖。 圖5示意性地示出了根據實施例的包括輻射檢測器和印刷電路板(PCB)的輻射檢測器封裝的俯視圖。 圖6示意性地示出了根據實施例的包括安裝到系統PCB(印刷電路板)的圖5的封裝的圖像感測器的剖視圖。 圖7示意性地示出了根據一實施例的成像系統的透視圖。 圖8示出了根據一實施例的概括成像系統的操作的流程圖。 Figure 1 schematically shows a radiation detector according to an embodiment. Figure 2 schematically shows a simplified cross-sectional view of a radiation detector according to an embodiment. Figure 3 schematically shows a detailed cross-sectional view of a radiation detector according to an embodiment. Figure 4 schematically shows a detailed cross-sectional view of a radiation detector according to an alternative embodiment. Figure 5 schematically shows a top view of a radiation detector package including a radiation detector and a printed circuit board (PCB) according to an embodiment. Figure 6 schematically shows a cross-sectional view of an image sensor including the package of Figure 5 mounted to a system PCB (Printed Circuit Board), according to an embodiment. Figure 7 schematically shows a perspective view of an imaging system according to an embodiment. Figure 8 shows a flowchart summarizing the operation of an imaging system, according to an embodiment.
800:流程圖 800:Flowchart
810、820:步驟 810, 820: steps
Claims (22)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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WOPCT/CN2022/111006 | 2022-08-09 |
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TW202407385A true TW202407385A (en) | 2024-02-16 |
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