WO2001049023A1 - Procede de compensation en temperature d'un detecteur d'image - Google Patents

Procede de compensation en temperature d'un detecteur d'image Download PDF

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WO2001049023A1
WO2001049023A1 PCT/FR2000/003716 FR0003716W WO0149023A1 WO 2001049023 A1 WO2001049023 A1 WO 2001049023A1 FR 0003716 W FR0003716 W FR 0003716W WO 0149023 A1 WO0149023 A1 WO 0149023A1
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photosensitive
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image
temperature
detector
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Thierry Ducourant
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Trixell S.A.S.
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    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Definitions

  • the present invention relates to a temperature compensation method for an image detector which makes it practically insensitive to temperature fluctuations and which in particular guarantees it a substantially constant image dynamic whatever the temperature.
  • the acquisition of an image is carried out by one or more photosensitive points each formed by a photodiode and a switch.
  • the photosensitive points are produced using thin film deposition techniques of semiconductor materials such as hydrogenated amorphous silicon (aSiH).
  • aSiH hydrogenated amorphous silicon
  • photosensitive points find a particularly interesting application in the medical field or that of industrial control where they detect radiological images. It is sufficient to cover them with a scintillator and to expose the latter to X-radiation carrying a radiological image.
  • the scintillator converts the incident X-radiation into radiation in the wavelength band to which the photosensitive points are sensitive.
  • FIG. 1 shows an image detector of the type known in a matrix. It has only nine photosensitive points so as not to overload the figure unnecessarily.
  • Each photosensitive point P1 to P9 is formed of a photodiode Dp and of a switch function element De represented in the form of a switching diode. We could have chosen as a switch function element a transistor.
  • the photodiode Dp and the switching diode De are interconnected in a head-to-tail arrangement.
  • Each photosensitive point P1 to P9 is connected between a row conductor Y1 to Y3 and a column conductor X1 to X3.
  • the line conductors Y1 to Y3 are connected to an addressing device 3 known by the Anglo-Saxon name of "driver". There can be several "drivers” 3 if the matrix is large.
  • the addressing device 3 generally comprises shift registers, switching circuits, clock circuits.
  • the addressing device 3 brings the line conductors Y1 to Y3 to voltages which either isolate the photosensitive points P1 to P3 connected to the same line conductor Y1 from the rest of the matrix, or put them in conduction.
  • the addressing device 3 makes it possible to carry out a sequential addressing of the line conductors Y1 to Y3.
  • the column conductors X1 to X3 are connected to a reading device CL.
  • each charge integrator circuit is produced by an operational amplifier G1 to G3 mounted as an integrator using a reading capacitor C1 to C3. Each capacitor is mounted between the negative input of the operational amplifier G1 to G3 and its output S1 to S3.
  • Each column conductor X1 to X3 is connected to the negative input of an operational amplifier G1 to G3.
  • the positive input of each of the operational amplifiers G1 to G3 is brought to a constant input reference voltage VR which imposes on each column conductor X1 to X3 this reference voltage.
  • Each operational amplifier G1 to G3 comprises a reset switch 11 to 13 mounted in parallel with the capacitor C1 to C3.
  • the outputs S1 to S3 of the integrator circuits are connected to a multiplexing device 6 which delivers in series signals corresponding to the charges which have been integrated by the charge integrator circuits. In the reading phase, these signals correspond to the charges accumulated by all the photosensitive points on the same line.
  • the signals delivered by the multiplexing device 6 are then digitized in at least one analog-digital converter 7, the signals digitized at the output of the analog-digital converter 7 translate the content of the image to be detected. These digitized signals are transmitted to a management system 8 which can store, process and display them.
  • Defects affect the quality of the useful images of such photosensitive devices.
  • the semiconductor components of the photosensitive dots exhibit remanence which is linked in particular to their imperfect crystal structure. Charges corresponding to an image taking phase are not read during the associated reading phase and are restored during the reading phase of a subsequent image.
  • the semiconductor components of the photosensitive dots are not all exactly identical and the matrix of photosensitive dots locally has altered zones. The components of the CL reading device also bring inhomogeneities.
  • the offset image is produced in the absence of any lighting and the charges read, at a photosensitive point, during the phase of corresponding reading come from the following three categories.
  • the first represents the training loads, the value of which is given by:
  • the second category of charges corresponds to the charges resulting from the leakage current of the photodiode Dp of the photosensitive point read, this current being established between the application of two successive read or polarization pulses.
  • the third category of charges corresponds to the charges resulting from the leakage current coming from all the photosensitive points connected to the same column conductor as that which is read, and this only during the reading phase.
  • the first category of charges was relatively stable in temperature, it is not the same for the other two categories of charges.
  • the offset image varies with temperature. This variation can be very significant, for example at 25 ° C, the electric charge, accumulated at a photosensitive point of the offset image and converted into voltage by the charge integrator circuit 5, can be 0 .5 Volt when it can reach 2 Volts at 50 ° C. This phenomenon is annoying but it can be combated in an exacting manner, by often taking offset images and by correcting the useful image with these offset images, with a sufficiently large frequency with respect to the thermal time constants of the photosensitive device. .
  • the analog / digital converter 7 has a fixed coding range for digitizing the values of the voltages delivered by the multiplexing device 6 for each of the photosensitive points.
  • a typical value of the coding range is between 0 Volt and 5 Volts. If at 40 ° C, the level of the offset of a photosensitive point is 1.8 Volts, there are only 3.2 volts left to code the level of this photosensitive point in the useful image.
  • the present invention aims to overcome the problems mentioned above and related to variations in ambient temperature and provides a temperature compensation method of an image detector making it practically insensitive to inevitable fluctuations in ambient temperature.
  • the method according to the invention is a temperature compensation method of an image detector comprising photosensitive dots, sensitive to ambient temperature, each connected to a row conductor and a column conductor, each of photosensitive points being connected by one of its conductors to a reading circuit.
  • the photosensitive points are divided into detector photosensitive points intended to be exposed to light information translating the image to be detected, the reading circuits associated with these photosensitive points each delivering a measurement voltage representative of the image to be detected and in blind photosensitive points protected from light information, the reading circuits associated with these blind photosensitive points each delivering a dark voltage serving for temperature compensation.
  • the method consists, upon detection of an image, in collecting the dark voltages, then in developing an average correction value from the dark voltages originating from one or more detected images and in using the value of average correction to generate a correction voltage from the average correction value to be applied, when a subsequent image is detected, to the reading circuits associated with the photosensitive detector points so that they deliver a measurement voltage made substantially independent of temperature.
  • the measurement and dark point voltages photosensitive consists in converting in an analog-digital converter the measurement and dark point voltages photosensitive, to develop the average correction value from the digitized dark voltages, this average correction value used to drive a digital-analog converter which delivers the correction voltage to be applied to the reading circuits associated with the photosensitive detector points.
  • the averaging will be compatible with the thermal time constant of the image detector, for this the average correction value is developed from darkness voltages coming from one or more detected images, l time interval separating the detection of the oldest image and the detection of the most recent image used in the averaging, being less than the thermal time constant of the detector.
  • the present invention also relates to a temperature compensated image detector comprising photosensitive points each connected to a row conductor and a column conductor, each photosensitive point being connected by one of its conductors to a reading circuit.
  • the photosensitive points are divided into detector photosensitive points intended to be exposed to light information translating the image to be detected, the reading circuits associated with these photosensitive points each delivering a measurement voltage representative of the image to be detected and in blind photosensitive points protected from light information, the reading circuits associated with these blind photosensitive points each delivering a dark voltage serving for temperature compensation.
  • It includes means for collecting the dark voltages during the detection of an image and for developing an average correction value from the dark voltages collected, coming from one or more detected images and means for generating, from the average correction value, a correction voltage intended to be applied to the reading circuits associated with the points photosensitive detectors, upon detection of a subsequent image, so that the photosensitive detector points deliver a measurement voltage made substantially independent of temperature.
  • the means for collecting the dark voltages and for developing the average correction value receive the dark voltages in digital form from at least one analog-digital converter placed between the read circuits and the means for developing the average value of correction.
  • the means for generating the correction voltage comprise a digital-analog converter placed between the means for collecting the dark voltages and for developing the mean correction value and the circuits for reading the photosensitive detector points.
  • the read circuit associated with a photosensitive detector point is a charge integrator circuit comprising a capacitor of which an armature receives charges from the photosensitive detector point via the charge conductor and the other armature of which is brought to the correction voltage.
  • the reading circuit associated with a blind photosensitive point is a charge integrator circuit comprising a capacitor, one armature of which receives charges from the blind photosensitive point via the conductor, the other armature of which is brought to a fixed reference voltage.
  • the blind photosensitive points are connected to an extreme portion of a line conductor.
  • the blind photosensitive dots will be covered with a material opaque to light information to which the detector photosensitive dots are exposed, such as black paint.
  • the detector photosensitive dots are covered with a scintillating material which transforms X-radiation into light information
  • the blind photosensitive dots are covered with an material opaque to X-radiation such as lead, the opaque material when it is present is between the lead and the blind photosensitive points.
  • FIG. 2a a top view of an example of an image detector according to the invention
  • Figure 2b a section of the image detector of Figure 2a.
  • the photosensitive points 01 to 06 and R1 to R9 are represented in the same way as in FIG. 1 with a photodiode Dp and an element with switch function De represented in the form of a switching diode. This switching diode could have been replaced by a transistor.
  • the photodiode Dp and the switching diode De are interconnected in a head-to-tail arrangement. Each photosensitive point is connected between a row conductor Y1 to Y3 and a column conductor W1, W2 and Z1 to Z3.
  • the photosensitive points 01 to 06 and R1 to R9 are arranged in a matrix according to lines and columns. Compared to the example in FIG.
  • the image detector has more photosensitive dots and more column conductors but the same number of line conductors.
  • the line conductors are connected to an addressing device 3 comparable to that described in FIG. 1.
  • the photosensitive points are divided into two categories, photosensitive points detectors R1 R9 intended to be exposed to luminous information carrying the image to be detected and blind photosensitive points 01 to 06 used for temperature compensation. These blind photosensitive points 01 to 06 are masked from the light information carrying the image to be detected. When detecting an image, whether it is a useful image or an offset image, the blind photosensitive points receive nothing. These blind photosensitive points 01 to 06 will be read as the photosensitive detector points R1 to R9.
  • the blind photosensitive points 01 to 06 are connected to extreme portions 20 of the line conductors Y1 to Y3. In the example described they are located at the start of the line, they could be located at the end of the line. The number of blind photosensitive points is not critical. Ten per line seems reasonable if a line has around 2000 detector photosensitive points. These photosensitive points O1 to 06, R1 to R9 are installed on an insulating support referenced 21.
  • black paint for example is very suitable.
  • the photosensitive detector points R1 to R9 are covered with a scintillator material SC which transforms an X-ray radiation into a radiation in the length band wave to which the photosensitive detector points R1 to R9 are sensitive.
  • the blind photosensitive points 01 to 06 they are not covered with the scintillator material SC but with a material PB opaque to X-radiation, a layer of lead for example.
  • the material PN opaque to the light information is optional, but if it is used, it is placed between the blind photosensitive points 01 to 06 and the material PB opaque to X-radiation.
  • the entire surface of the image detector on the side from which the X-ray radiation originates is covered with a protective material PP based for example on carbon fibers.
  • the reading device CL comprises as many reading circuits 30a, 30b as there are column conductors W1, W2 and Z1 to Z3 and these reading circuits are of the charge integrator circuits type.
  • the circuits 30a are connected to the conductors W1 and W2 and the circuits 30b to the conductors Z1 to Z3. They receive charges via these conductors.
  • Each integrator circuit 30a, 30b also receives as input a fixed input reference voltage VR.
  • Each charge integrator circuit 30a, 30b comprises an integration capacitor 31a, 31b of which an armature receives the charges via the conductor W1 to W2, Z1 to Z3 to which the integrator circuit 30a, 30b is connected. These charges come from essentially from the photosensitive point that is being read.
  • the other armature of the capacitor 31 a, 31 b is brought to a potential which will be explained. If it is a read circuit 30a connected to a conductor W1, W2 leading to a blind photosensitive point 01 to O6, this voltage is an absolute reference voltage VDRO. If it is a read circuit 30b connected to a conductor Z1 to Z3 leading to a photosensitive detector point R1 to R9, this voltage is a correction voltage VDR subject to temperature.
  • Vs2 VDR- Q / C
  • the voltage present at output 32a of a read circuit 30a is obtained in a similar manner.
  • Each integrator circuit 30a, 30b comprises a reset switch la, Ib respectively mounted in parallel with the corresponding integrator capacitor 31a, 31b.
  • the outputs 32a, 32b of the read circuits are connected to a multiplexing device 60 which delivers in series signals corresponding to the charges which have been integrated by the charge integrator circuits. In the reading phase, these signals correspond to the charges accumulated by all the photosensitive points on the same line.
  • the signals delivered by the multiplexing device 60 are then digitized in at least one analog-digital converter (ADC) 70.
  • ADC analog-digital converter
  • the digitized signals are transmitted to a management device 80 which can collect them, that is to say store them, process them. and possibly display them.
  • the reading circuits 30b associated with the photosensitive detector points R1 to R9 each deliver a measurement voltage reflecting the exposure received by the photosensitive detector point while the reading circuits 30a associated with the blind photosensitive points O1 to O6 each deliver a dark voltage used to perform the temperature compensation of the image detector since the blind photosensitive points are not exposed.
  • the dark voltages are collected, they are delivered, in digital form at the output of the analog-digital converter 70, to the management device 80. Then, a value of average correction from dark voltages from one or more detected images.
  • the management device 80 produced with one or more memories and a calculation device is shown separate from a display device 80. 1 which makes it possible to display the detected images. One could consider that the two devices are confused.
  • These means 90 for generating the correction voltage VDR have their input connected to the management device 80 and their output to the reading circuits 30b connected to a conductor leading to photosensitive detector points. They are represented in the form of a digital-analog converter (DAC) 90. Given this correction voltage VDR, the measurement voltages at the output 32b of the read circuits 30b remain substantially independent of the temperature.
  • DAC digital-analog converter
  • the average correction value by averaging over a large number of images. It is possible to perform simple averaging, that is to say that all the images used for averaging are assigned the same weight. The efficiency is further improved if a sliding averaging is carried out, that is to say that the oldest images used in the average are affected by a lesser weight than that of the most recent images.
  • the average correction value is developed from darkness voltages coming from one or more detected images, the time interval separating the detection of the most old and the detection of the most recent image used in the averaging being lower than the thermal time constant of the detector.

Abstract

Il s'agit d'un procédé de compensation en température d'un détecteur d'image comportant des points photosensibles (O1 à O6, R1 à R9), sensibles à la température ambiante, reliés chacun à un conducteur de ligne (Y1 à Y3) et un conducteur de colonne (W1, W2, Z1 à Z3). Chacun des points photosensibles est relié par un de ses conducteurs à un circuit de lecture (30a, 30b). Les points photosensibles sont partagés en des points photosensibles détecteurs (R1 à R9) destinés à être exposés à une information lumineuse traduisant l'image à détecter, les circuits de lecture (30b) associés à ces points photosensibles délivrant chacun une tension de mesure représentative de l'image à détecter et en des points photosensibles aveugles (O1 à O6) protégés de l'information lumineuse, les circuits de lecture (30a) associés à ces points photosensibles aveugles délivrant chacun une tension d'obscurité servant pour la compensation en température. Lors de la détection d'une image, le procédé consiste à recueillir les tensions d'obscurité, puis à élaborer une valeur de correction moyenne à partir des tensions d'obscurité provenant d'une ou plusieurs images détectées et à utiliser la valeur de correction moyenne pour générer une tension de correction (VDR) à appliquer, lors de la détection d'une image ultérieure, aux circuits de lecture (30b) associés aux points photosensibles détecteurs (R1 à R9) de manière à ce qu'ils délivrent une tension de mesure rendue sensiblement indépendante de la température. Application notamment aux détecteurs d'images radiologiques.

Description

PROCEDE DE COMPENSATION EN TEMPERATURE D'UN DETECTEUR
D'IMAGE
La présente invention concerne un procédé de compensation en température d'un détecteur d'image qui le rend pratiquement insensible aux fluctuations de température et qui lui garantit notamment une dynamique d'image sensiblement constante quelle que soit la température. Dans ce type de détecteur d'image l'acquisition d'une image s'effectue par un ou plusieurs points photosensibles formés chacun d'une photodiode et d'un interrupteur. Les points photosensibles sont réalisés à l'aide de techniques de dépôts en films minces de matériaux semiconducteurs tel que le silicium amorphe hydrogéné (aSiH). Ces points photosensibles arrangés en matrice ou barrette permettent de détecter des images contenues dans un rayonnement visible ou proche du visible. Les signaux qu'ils produisent sont ensuite généralement numérisés de manière à pouvoir être stockés, traités aisément.
Ces arrangements de points photosensibles trouvent une application particulièrement intéressante dans le domaine médical ou celui du contrôle industriel où ils détectent des images radiologiques. Il suffit de les recouvrir d'un scintillateur et d'exposer ce dernier à un rayonnement X porteur d'une image radiologique. Le scintillateur convertit le rayonnement X incident en un rayonnement dans la bande de longueurs d'onde auxquelles sont sensibles les points photosensibles.
On trouve maintenant des matrices photosensibles de grandes dimensions qui peuvent posséder plusieurs millions de points photosensibles.
On se réfère à la figure 1 qui montre un détecteur d'image de type connu en matrice. Il ne possède que neuf points photosensibles pour ne pas surcharger inutilement la figure. Chaque point photosensible P1 à P9 est formé d'une photodiode Dp et d'un élément à fonction d'interrupteur De représenté sous la forme d'une diode de commutation. On aurait pu choisir comme élément à fonction d'interrupteur un transistor. La photodiode Dp et la diode de commutation De sont reliées entre elles dans un montage tête- bêche.
Chaque point photosensible P1 à P9 est connecté entre un conducteur de ligne Y1 à Y3 et un conducteur de colonne X1 à X3. Les conducteurs de ligne Y1 à Y3 sont reliés à un dispositif d'adressage 3 connu sous la dénomination anglo-saxonne de « driver ». Il peut y avoir plusieurs « drivers » 3 si la matrice est de grande taille. Le dispositif d'adressage 3 comporte généralement des registres à décalage, des circuits de commutation, des circuits d'horloge. Le dispositif d'adressage 3 porte les conducteurs de ligne Y1 à Y3 à des tensions qui, soit isolent les points photosensibles P1 à P3 reliés au même conducteur de ligne Y1 du reste de la matrice, soit les mettent en conduction. Le dispositif d'adressage 3 permet de réaliser un adressage séquentiel des conducteurs de ligne Y1 à Y3. Les conducteurs de colonne X1 à X3 sont reliés à un dispositif de lecture CL.
Lors d'une phase de prise d'image durant laquelle les points photosensibles P1 à P9 sont exposés à un signal à capter et qu'ils sont dans un état réceptif, c'est-à-dire que leurs diodes photosensibles Dp et de commutation De polarisées en inverse constituent chacune une capacité, il se produit une accumulation de charges au point de jonction A entre les deux diodes Dp, De. La quantité de charges est sensiblement proportionnelle à l'intensité du signal reçu que ce soit un éclairement très intense, dans la mesure où l'on reste dans la gamme linéaire de détection des diodes photosensibles, ou l'obscurité. Suit ensuite une phase de lecture, durant laquelle on applique aux conducteurs de ligne Y1 à Y3 séquentiellement une impulsion de lecture qui met les photodiodes Dp en conduction et permet l'évacuation des charges accumulées dans les conducteurs de colonne X1 à X3 vers le dispositif de lecture CL. On va voir plus en détails le dispositif de lecture CL. Il comporte autant de circuits de lecture que de conducteurs de colonne X1 à X3 et ces circuits de lecture sont de type circuit intégrateur de charges 5. Chaque circuit intégrateur de charges est réalisé par un amplificateur opérationnel G1 à G3 monté en intégrateur à l'aide d'un condensateur de lecture C1 à C3. Chaque condensateur est monté entre l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel G1 à G3 et sa sortie S1 à S3. Chaque conducteur de colonne X1 à X3 est relié à l'entrée négative d'un amplificateur opérationnel G1 à G3. L'entrée positive de chacun des amplificateurs opérationnels G1 à G3 est portée à une tension de référence d'entrée VR constante qui impose à chaque conducteur de colonne X1 à X3 cette tension de référence. Chaque amplificateur opérationnel G1 à G3 comporte un interrupteur de remise à zéro 11 à 13 monté en parallèle avec le condensateur C1 à C3.
Les sorties S1 à S3 des circuits intégrateurs sont connectées à un dispositif de multiplexage 6 qui délivre en série des signaux correspondant aux charges qui ont été intégrées par les circuits intégrateurs de charges. En phase de lecture ces signaux correspondent aux charges accumulées par tous les points photosensibles d'une même ligne. Les signaux délivrés par le dispositif de multiplexage 6 sont ensuite numérisés dans au moins un convertisseur analogique-numérique 7, les signaux numérisés en sortie du convertisseur analogique-numérique 7 traduisent le contenu de l'image à détecter. Ces signaux numérisés sont transmis à un système de gestion 8 qui peut les stocker, les traiter et les afficher.
Des défauts affectent la qualité des images utiles de tels dispositifs photosensibles. Les composants semi-conducteurs des points photosensibles présentent de la rémanence qui est liée notamment à leur structure cristalline imparfaite. Des charges correspondant à une phase de prise d'image ne sont pas lues pendant la phase de lecture associée et sont restituées lors de la phase de lecture d'une image ultérieure. Pour essayer de s'affranchir des problèmes de rémanence, il a été proposé, notamment dans la demande de brevet EP-A- 364 314, d'ajouter à la charge due au signal à capter une charge d'entraînement et d'appliquer entre deux impulsions de lecture une impulsion de polarisation dont l'amplitude est généralement inférieure à celle de l'impulsion de lecture. Les composants semi-conducteurs des points photosensibles sont pas tous exactement identiques et la matrice de points photosensibles présente localement des zones altérées. Les composants du dispositif de lecture CL apportent également des inhomogénéités.
On a pris l'habitude d'effectuer une correction de l'image utile avec une image dite d'offset connue sous la dénomination française d'image noire. Cette image noire est réalisée en début de cycle de fonctionnement en exposant le détecteur d'image, lors de la phase de prise d'image, à un signal d'intensité nulle, puis en réalisant la phase de lecture.
L'image d'offset est réalisée en l'absence de tout éclairement et les charges lues, au niveau d'un point photosensible, lors de la phase de lecture correspondante sont issues des trois catégories suivantes. La première représente les charges d'entraînement dont la valeur est donnée par :
Q = (VP2 -VP1 ) Cp avec :
VP2 amplitude de l'impulsion de lecture,
VP1 amplitude de l'impulsion de polarisation, ces impulsions de lecture et de polarisation sont délivrées par le circuit d'adressage 3,
Cp capacité du point photosensible P1 à P9. La seconde catégorie de charges correspond aux charges issues du courant de fuite de la photodiode Dp du point photosensible lu, ce courant s'établissant entre l'application de deux impulsions de lecture ou de polarisation successives.
La troisième catégorie de charges correspond aux charges issues du courant de fuite provenant de tous les points photosensibles reliés au même conducteur de colonne que celui qui est lu et ce, uniquement durant la phase de lecture.
Or, on s'est aperçu que si la première catégorie de charges était relativement stable en température, il n'en est pas de même pour les deux autres catégories de charges. L'image d'offset varie avec la température. Cette variation est peut être très significative, par exemple à 25°C, la charge électrique, accumulée au niveau d'un point photosensible de l'image d'offset et convertie en tension par le circuit intégrateur de charges 5, peut être de 0,5 Volt alors qu'elle peut atteindre 2 Volts à 50°C. Ce phénomène est gênant mais il peut être combattu de manière astreignante, en prenant souvent des images d'offset et en corrigeant l'image utile avec ces images d'offset, avec une fréquence suffisamment grande par rapport aux constantes de temps thermiques du dispositif photosensible.
De plus on s'aperçoit que ce phénomène génère d'autres inconvénients plus on travaille à haute température. Le détecteur d'image voit sa dynamique se dégrader avec la température. Les images qu'il produit sont de moins en moins contrastées plus la température augmente, de moins en moins de nuances peuvent être rendues. La dynamique de l'image est dégradée. En effet, le convertisseur analogique/numérique 7 possède une plage de codage fixe pour numériser les valeurs des tensions délivrées par le dispositif de multiplexage 6 pour chacun des points photosensibles. Une valeur typique de la plage de codage est comprise entre 0 Volt et 5 Volts. Si à 40 °C, le niveau de l'offset d'un point photosensible est 1 , 8 Volts, il ne reste plus que 3, 2 Volts de disponibles pour coder le niveau de ce point photosensible dans l'image utile.
La présente invention vise à s'affranchir des problèmes évoqués précédemment et liés aux variations de la température ambiante et propose un procédé de compensation en température d'un détecteur d'image le rendant pratiquement insensible aux fluctuations inévitables de la température ambiante.
Pour y parvenir, le procédé selon l'invention est un procédé de compensation en température d'un détecteur d'image comportant des points photosensibles, sensibles à la température ambiante, reliés chacun à un conducteur de ligne et un conducteur de colonne, chacun des points photosensibles étant reliés par un de ses conducteurs à un circuit de lecture. Les points photosensibles sont partagés en des points photosensibles détecteurs destinés à être exposés à une information lumineuse traduisant l'image à détecter, les circuits de lecture associés à ces points photosensibles délivrant chacun une tension de mesure représentative de l'image à détecter et en des points photosensibles aveugles protégés de l'information lumineuse, les circuits de lecture associés à ces points photosensibles aveugles délivrant chacun une tension d'obscurité servant pour la compensation en température. Le procédé consiste, lors de la détection d'une image, à recueillir les tensions d'obscurité, puis à élaborer une valeur de correction moyenne à partir des tensions d'obscurité provenant d'une ou plusieurs images détectées et à utiliser la valeur de correction moyenne pour générer une tension de correction à partir de la valeur de correction moyenne à appliquer, lors de la détection d'une image ultérieure, aux circuits de lecture associés aux points photosensibles détecteurs de manière à ce qu'ils délivrent une tension de mesure rendue sensiblement indépendante de la température.
Plus particulièrement, il consiste à convertir dans un convertisseur analogique-numérique les tensions de mesure et d'obscurité des points photosensibles, à élaborer la valeur moyenne de correction à partir des tensions d'obscurité numérisées, cette valeur moyenne de correction servant à piloter un convertisseur numérique-analogique qui délivre la tension de correction à appliquer aux circuits de lecture associés aux points photosensibles détecteurs.
Il est préférable d'élaborer la valeur moyenne de correction par un moyennage simple à partir de tensions d'obscurité provenant de plusieurs images détectées.
Des résultats encore meilleurs sont obtenus, si on élabore la valeur moyenne de correction par un moyennage glissant à partir des tensions d'obscurité provenant de plusieurs images détectées.
Pour rendre encore plus efficace la compensation, le moyennage sera compatible avec la constante de temps thermique du détecteur d'image, pour cela la valeur moyenne de correction est élaborée à partir de tensions d'obscurités provenant d'une ou plusieurs images détectées, l'intervalle de temps séparant la détection de l'image la plus ancienne et la détection de l'image la plus récente servant dans le moyennage, étant inférieur à la constante de temps thermique du détecteur.
La présente invention concerne aussi un détecteur d'image compensé en température comportant des points photosensibles reliés chacun à un conducteur de ligne et un conducteur de colonne, chaque point photosensible étant relié par un de ses conducteurs à un circuit de lecture. Les points photosensibles sont partagés en des points photosensibles détecteurs destinés à être exposés à une information lumineuse traduisant l'image à détecter, les circuits de lecture associés à ces points photosensibles délivrant chacun une tension de mesure représentative de l'image à détecter et en des points photosensibles aveugles protégés de l'information lumineuse, les circuits de lecture associés à ces points photosensibles aveugles délivrant chacun une tension d'obscurité servant pour la compensation en température. Il comporte des moyens pour recueillir les tensions d'obscurité lors de la détection d'une image et pour élaborer une valeur de correction moyenne à partir des tensions d'obscurité recueillies, provenant d'une ou plusieurs images détectées et des moyens pour générer, à partir de la valeur de correction moyenne, une tension de correction destinée à être appliquée aux circuits de lecture associés aux points photosensibles détecteurs, lors de la détection d'une image ultérieure, de manière à ce que les points photosensibles détecteurs délivrent une tension de mesure rendue sensiblement indépendante de la température.
Les moyens pour recueillir les tensions d'obscurité et pour élaborer la valeur moyenne de correction reçoivent les tensions d'obscurité sous forme numérique d'au moins un convertisseur analogique-numérique placé entre les circuits de lecture et les moyens pour élaborer la valeur moyenne de correction.
Les moyens pour générer la tension de correction comportent un convertisseur numérique-analogique placé entre les moyens pour recueillir les tensions d'obscurité et pour élaborer la valeur moyenne de correction et les circuits de lecture des points photosensibles détecteurs.
Le circuit de lecture associé à un point photosensible détecteur est un circuit intégrateur de charges comportant un condensateur dont une armature reçoit des charges du point photosensible détecteur via le conducteur de charges et dont l'autre armature est portée à la tension de correction.
Le circuit de lecture associé à un point photosensible aveugle est un circuit intégrateur de charges comportant un condensateur dont une armature reçoit des charges du point photosensible aveugle via le conducteur et dont l'autre armature est portée à une tension de référence fixe.
De manière simple, de manière à ne pas dégrader la résolution du détecteur d'image, il est préférable que les points photosensibles aveugles soient reliés à une portion extrême d'un conducteur de ligne.
On recouvrira les points photosensibles aveugles d'un matériau opaque à l'information lumineuse auxquels sont exposés les points photosensibles détecteurs, tel que de la peinture noire.
Lorsque les points photosensibles détecteurs sont recouverts d'un matériau scintillateur qui transforme un rayonnement X en l'information lumineuse, les points photosensibles aveugles sont recouverts d'un matériau opaque au rayonnement X tel que du plomb, le matériau opaque lorsqu'il est présent se trouve entre le plomb et les points photosensibles aveugles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, illustrée par les figures qui représentent :
- la figure 1 , déjà décrite une vue de dessus schématique d'un détecteur d'image connu ;
- la figure 2a une vue de dessus d'un exemple d'un détecteur d'image selon l'invention ;
- la figure 2b une coupe du détecteur d'image de la figure 2a.
Sur ces figures, les échelles ne sont pas respectées dans un souci de clarté.
On se réfère aux figures 2a, 2b. Les points photosensibles 01 à 06 et R1 à R9 sont représentés de la même manière que sur la figure 1 avec une photodiode Dp et un élément à fonction d'interrupteur De représenté sous la forme d'une diode de commutation. Cette diode de commutation aurait pu être remplacée par un transistor. La photodiode Dp et la diode de commutation De sont reliées entre elles dans un montage tête-bêche. Chaque point photosensible est connecté entre un conducteur de ligne Y1 à Y3 et un conducteur de colonne W1 , W2 et Z1 à Z3. Les points photosensibles 01 à 06 et R1 à R9 sont arrangés en matrice selon des lignes et des colonnes. Par rapport à l'exemple de la figure 1 , le détecteur d'image comporte plus de points photosensibles et plus de conducteurs de colonne mais le même nombre de conducteurs de ligne. Les conducteurs de ligne sont reliés à un dispositif d'adressage 3 comparable à celui décrit à la figure 1. Selon une caractéristique de l'invention, les points photosensibles sont partagés en deux catégories, des points photosensibles détecteurs R1 R9 destinés à être exposés à une information lumineuse porteuse de l'image à détecter et des points photosensibles aveugles 01 à 06 servant pour la compensation en température. Ces points photosensibles aveugles 01 à 06 sont masqués de l'information lumineuse porteuse de l'image à détecter. Lors de la détection d'une image, que se soit une image utile ou une image d'offset, les points photosensibles aveugles ne reçoivent rien. Ces points photosensibles aveugles 01 à 06 seront lus comme les points photosensibles détecteurs R1 à R9. Les points photosensibles aveugles 01 à 06 sont reliés à des portions 20 extrêmes des conducteurs de lignes Y1 à Y3. Dans l'exemple décrit ils sont localisés en début de ligne, ils pourraient être localisés en fin de ligne. Le nombre de points photosensibles aveugles n'est pas critique une dizaine par ligne semble raisonnable si une ligne compte environ 2000 points photosensibles détecteurs. Ces points photosensibles O1 à 06, R1 à R9 sont implantés sur un support isolant référencé 21.
Pour masquer les points photosensibles aveugles 01 à 06 vis à vis de l'information lumineuse, on les recouvre d'un matériau PN opaque à l'information lumineuse, de la peinture noire par exemple convient très bien.
Dans la configuration où le détecteur d'image selon l'invention est utilisé dans une application radiologique, les points photosensibles détecteurs R1 à R9 sont recouverts d'un matériau scintillateur SC qui transforme un rayonnement X en un rayonnement dans la bande de longueurs d'onde auxquelles sont sensibles les points photosensibles détecteurs R1 à R9. Quant aux points photosensibles aveugles 01 à 06, ils ne sont pas recouverts du matériau scintillateur SC mais d'un matériau PB opaque au rayonnement X, une couche de plomb par exemple. Dans cette configuration, le matériau PN opaque à l'information lumineuse est optionnel mais si on en utilise, on le place entre les points photosensibles aveugles 01 à 06 et le matériau PB opaque au rayonnement X.
Toute la surface du détecteur d'image du côté d'où provient le rayonnement X est recouvert d'un matériau de protection PP à base par exemple de fibres de carbone.
Comme dans l'exemple de la figure 1 , le dispositif de lecture CL comporte autant de circuits de lecture 30a, 30b que de conducteurs de colonne W1 , W2 et Z1 à Z3 et ces circuits de lecture sont de type circuits intégrateurs de charges. Les circuits 30a sont reliés aux conducteurs W1 et W2 et les circuits 30b aux conducteurs Z1 à Z3. Ils reçoivent des charges via ces conducteurs. Chaque circuit intégrateur 30a, 30b reçoit également en entrée une tension de référence d'entrée VR fixe. Chaque circuit intégrateur de charge 30a, 30b comporte un condensateur d'intégration 31 a, 31 b dont une armature reçoit les charges via le conducteur W1 à W2, Z1 à Z3 auquel est relié le circuit intégrateur 30a, 30b. Ces charges proviennent essentiellement du point photosensible qui est en train d'être lu. L'autre armature du condensateur 31 a, 31 b est portée à un potentiel que l'on va expliciter. S'il s'agit d'un circuit de lecture 30a relié à un conducteur W1 , W2 menant à un point photosensible aveugle 01 à O6, cette tension est une tension de référence absolue VDRO. S'il s'agit d'un circuit de lecture 30b relié à un conducteur Z1 à Z3 menant à un point photosensible détecteur R1 à R9, cette tension est une tension de correction VDR asservie à la température.
La tension Vs2 présente en sortie 32b d'un circuit de lecture 30b relié à un conducteur Z1 à Z3 menant à un point photosensible détecteur R1 à R9 vaut alors :
Vs2 = VDR- Q/C
avec Q quantité de charges intégrées par le condensateur intégrateur 31 b et C capacité du condensateur intégrateur 31 b.
La tension présente en sortie 32a d'un circuit de lecture 30a est obtenue de manière analogue.
Chaque circuit intégrateur 30a, 30b comporte un interrupteur de remise à zéro la, Ib respectivement monté en parallèle avec le condensateur intégrateur 31a, 31b correspondant.
Les sorties 32a, 32b des circuits de lecture sont connectées à un dispositif de multiplexage 60 qui délivre en série des signaux correspondant aux charges qui ont été intégrées par les circuits intégrateurs de charges. En phase de lecture ces signaux correspondent aux charges accumulées par tous les points photosensibles d'une même ligne. Les signaux délivrés par le dispositif de multiplexage 60 sont ensuite numérisés dans au moins un convertisseur analogique-numérique (CAN) 70. Les signaux numérisés sont transmis à un dispositif de gestion 80 qui peut les recueillir c'est à dire les stocker, les traiter et éventuellement les afficher.
Lors d'une phase de lecture, les circuits de lecture 30b associés aux points photosensibles détecteurs R1 à R9 délivrent chacun une tension de mesure traduisant l'exposition reçue par le point photosensible détecteur tandis que les circuits de lecture 30a associés aux points photosensibles aveugles O1 à O6 délivrent chacun une tension d'obscurité servant à effectuer la compensation en température du détecteur d'image puisque les points photosensibles aveugles ne sont pas exposés.
Lors de la détection d'une image, on recueille les tensions d'obscurité, elles sont délivrées, sous forme numérique en sortie du convertisseur analogique-numérique 70, au dispositif de gestion 80. Puis on élabore dans le dispositif de gestion une valeur de correction moyenne à partir des tensions d'obscurité provenant d'une ou plusieurs images détectées. Sur la figure 2a, le dispositif de gestion 80, réalisé avec une ou plusieurs mémoires et un dispositif de calcul est représenté distinct d'un dispositif d'affichage 80. 1 qui permet de visualiser les images détectées . On pourrait envisager que les deux dispositifs soient confondus.
On trouve de plus des moyens 90 pour générer, à partir de la valeur de correction moyenne la tension de correction VDR à appliquer aux circuits de lecture 30b associés aux points photosensibles détecteurs R1 à R9, lors de la détection d'une image ultérieure à compenser. Ces moyens 90 pour générer la tension de correction VDR ont leur entrée reliée au dispositif de gestion 80 et leur sortie aux circuits de lecture 30b reliés à un conducteur menant à des points photosensibles détecteurs. Ils sont représentés sous la forme d'un convertisseur numérique-analogique (CNA) 90. Compte tenu de cette tension de correction VDR, les tensions de mesure à la sortie 32b des circuits de lecture 30b restent sensiblement indépendantes de la température.
Pour améliorer l'efficacité de la compensation en température, il est préférable d'élaborer la valeur moyenne de correction par un moyennage sur un grand nombre d'images. Il est possible d'effectuer un moyennage simple, c'est à dire que toutes les images utilisées pour le moyennage sont affectées d'un même poids. L'efficacité est encore améliorée si on effectue un moyennage glissant, c'est à dire que les images les plus anciennes utilisées dans la moyenne sont affectées d'un poids moindre que celui des images les plus récentes.
Pour affiner encore la correction, il est préférable de réaliser un moyennage compatible avec la constante de temps thermique du détecteur d'image. Dans cette optique, la valeur moyenne de correction est élaborée à partir de tensions d'obscurités provenant d'une ou plusieurs images détectées, l'intervalle de temps séparant la détection de l'image la plus ancienne et la détection de l'image la plus récente servant dans le moyennage étant inférieur à la constante de temps thermique du détecteur.
Cela signifie que si la constante de temps thermique du détecteur vaut dix minutes, le moyennage se fera pendant au maximum dix minutes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de compensation en température d'un détecteur d'image comportant des points photosensibles (01 à 06, R1 à R9), sensibles à la température ambiante, reliés chacun à un conducteur de ligne (Y1 à Y3) et un conducteur de colonne (W1, W2, Z1 à Z3), chacun des points photosensibles étant reliés par un de ses conducteurs à un circuit de lecture (30a, 30b), caractérisé en ce que les points photosensibles sont partagés en des points photosensibles détecteurs (R1 à R9) destinés à être exposés à une information lumineuse traduisant l'image à détecter, les circuits de lecture (30b) associés à ces points photosensibles délivrant chacun une tension de mesure représentative de l'image à détecter et en des points photosensibles aveugles (O1 à 06) protégés de l'information lumineuse, les circuits de lecture (30a) associés à ces points photosensibles aveugles délivrant chacun une tension d'obscurité servant pour la compensation en température, et en ce qu'il consiste, lors de la détection d'une image à recueillir les tensions d'obscurité, puis à élaborer une valeur de correction moyenne à partir des tensions d'obscurité provenant d'une ou plusieurs images détectées et à utiliser la valeur de correction moyenne pour générer une tension de correction (VDR) à appliquer, lors de la détection d'une image ultérieure, aux circuits de lecture (30b) associés aux points photosensibles détecteurs (R1 à R9) de manière à ce qu'ils délivrent une tension de mesure rendue sensiblement indépendante de la température.
2. Procédé de compensation en température d'un détecteur d'image selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il consiste à convertir dans un convertisseur analogique-numérique (70) les tensions de mesure et d'obscurité des points photosensibles, à élaborer la valeur moyenne de correction à partir des tensions d'obscurité numérisées, cette valeur moyenne de correction servant à piloter un convertisseur numérique- analogique (90) qui délivre la tension de correction à appliquer aux circuits de lecture associés aux points photosensibles détecteurs.
3. Procédé de compensation en température d'un détecteur d'image selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à élaborer la valeur moyenne de correction par un moyennage simple à partir de tensions d'obscurité provenant de plusieurs images détectées.
4. Procédé de compensation en température d'un détecteur d'image selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à élaborer la valeur moyenne de correction par un moyennage glissant à partir des tensions d'obscurité provenant de plusieurs images détectées.
5. Procédé de compensation en température d'un détecteur d'image selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à élaborer la valeur moyenne de correction à partir de tensions d'obscurités provenant d'une ou plusieurs images détectées, l'intervalle de temps séparant la détection de l'image la plus ancienne et la détection de l'image la plus récente servant dans le moyennage, étant inférieur à la constante de temps thermique du détecteur.
6. Procédé de compensation en température d'un détecteur d'image selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à relier les points photosensibles aveugles à une portion extrême (20) d'au moins un conducteur de ligne (Y1 à Y3).
7. Détecteur d'image compensé en température comportant des points photosensibles (O1 à O6, R1 à R9) reliés chacun à un conducteur de ligne (Y1 à Y3) et un conducteur de colonne (W1 , W2, Z1 à Z3), chaque point photosensible étant relié par un de ses conducteurs à un circuit de lecture (30a, 30b), caractérisé en ce que les points photosensibles sont partagés en des points photosensibles détecteurs (R1 à R9) destinés à être exposés à une information lumineuse traduisant l'image à détecter, les circuits de lecture (30b) associés à ces points photosensibles délivrant chacun une tension de mesure représentative de l'image à détecter et en des points photosensibles aveugles (O1 à 06) protégés de l'information lumineuse, les circuits de lecture (30a) associés à ces points photosensibles aveugles délivrant chacun une tension d'obscurité servant pour la compensation en température et en ce qu'il comporte des moyens pour recueillir les tensions d'obscurité lors de la détection d'une image et pour élaborer une valeur de correction moyenne à partir des tensions d'obscurité recueillies provenant d'une ou plusieurs images détectées et des moyens pour générer, à partir de la valeur de correction moyenne, une tension de correction (VDR) destinée à être appliquée aux circuits de lecture (30b) associés aux points photosensibles détecteurs, lors de la détection d'une image ultérieure compensée, de manière à ce que les points photosensibles détecteurs (R1 à R9) délivrent une tension de mesure rendue sensiblement indépendante de la température.
8. Détecteur d'image compensé en température selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens (80) pour recueillir les tensions d'obscurité et pour élaborer la valeur moyenne de correction reçoivent les tensions d'obscurité sous forme numérique d'au moins un convertisseur analogique-numérique (70) placé en sortie des circuits lecture (30a, 30b).
9. Détecteur d'image compensé en température selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens (90) pour générer la tension de correction comportent un convertisseur numérique-analogique placé entre les moyens pour recueillir les tensions d'obscurité et pour élaborer la valeur moyenne de correction (80) et les circuits de lecture (30b) des points photosensibles détecteurs.
10. Détecteur d'image compensé en température selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le circuit de lecture (30b) associé à un point photosensible détecteur (R1 à R9) est un circuit intégrateur de charges comportant un condensateur (31 b) dont une armature reçoit des charges du point photosensible détecteur ( R1 à R9) via le conducteur (Z1 , Z2, Z3) de charges et dont l'autre armature est portée à la tension de correction (VDR).
11. Détecteur d'image compensé en température selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le circuit de lecture (30a) associé à un point photosensible aveugle (O1 à O6) est un circuit intégrateur de charges comportant un condensateur (31a) dont une armature reçoit des charges du point photosensible aveugle (01 à 06) via le conducteur (W1 , W2) et dont l'autre armature est portée à une tension de référence (VDRO) fixe.
12. Détecteur d'image compensé en température selon l'une des revendications 7 à 11 , caractérisé en ce que les points photosensibles aveugles sont reliés à une portion extrême (20) d'un conducteur de ligne (Y1 à Y3).
13. Détecteur d'image compensé en température selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que les points photosensibles aveugles (01 à 06) sont recouverts d'un matériau opaque (PN) à l'information lumineuse auxquels sont exposés les points photosensibles détecteurs, tel que de la peinture noire.
14. Détecteur d'image compensé en température selon l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que les points photosensibles détecteurs (R1 à R9) sont recouverts d'un matériau scintillateur (SC) qui transforme un rayonnement X en l'information lumineuse et les points photosensibles aveugles (01 à 06) d'un matériau opaque (PB) au rayonnement X tel que du plomb, le matériau opaque (PN) à l'information lumineuse, lorsqu'il est présent, se trouvant entre le matériau opaque (PB) au rayonnement X et les points photosensibles aveugles (01 à 06).
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