[发明专利]数据导线中的欧姆电压降为零的成像装置

说明书

本发明涉及一种成像装置。可以实施本发明以用检测器拍摄图像。

这种装置包括大量的光敏点，称为像素，一般被组织成矩阵或条阵列。在检测器中，像素表示检测器的基本光敏元件。每个像素都将其受到的电磁辐射转换成电信号。在读取矩阵的阶段中将各个像素产生的电信号收集起来，然后进行数字化，以便能够进行处理并储存，以形成图像。这些像素由光敏区和电子电路形成，光敏区根据其接收的光子通量来提供产生电荷电流，电子电路用于处理该电流。光敏区通常包括光敏元件或光检测器，例如，它可以是光电二极管、光敏电阻或者光电晶体管。可以处理几百万个像素的大尺寸光敏矩阵已被发现。

辐射检测器可以用于电离辐射的成像，特别是X射线或γ射线的成像，在医疗领域，或者在工业部门的无损检测领域，辐射检测器可以用于检测放射图像。光敏元件使得检测可见光或近可见光的电磁辐射成为可能。可是这些元件对入射在检测器上的辐射根本不敏感，或者几乎不敏感。然后一种被称为闪烁体的辐射转换器就得到了频繁的使用，其将例如X射线辐射转换成像素中的光敏元件所敏感的波段的辐射。另一种方法是从另一种材料产生光敏元件，将X射线辐射直接转换为电荷。例如，对于碲化镉（CdTe）制成的第一像素化衬底逐个像素连接到CMOS读出电路的矩阵而言，就是这种情况，因此其不再拥有检测功能。

已知利用电压跟随器可以产生电子处理电路，使得读取光敏元件中累积的电荷电流成为可能。电流源为像素在其读取期间确保功率供应。由此产生的示范性成像装置在图1中示出。

为简化理解，该图示意性地给出了两行两列的矩阵。形成了四个像素，每个像素在行和列的交叉点处。当然真正的矩阵通常大得多。

每个像素都包括在此以光电二极管D表示的光敏区和三个晶体管T1，T2和T3形成的电子处理电路。在图中，光电二极管D和三个晶体管的标记附有两个坐标（i，j），可以把行的位置视为i，把列的位置视为j。

在同一列或更一般地，在同一行的像素共享位于列尾的晶体管T4和读出电路S。晶体管T4和读出电路S通过导线Col与该列的像素相连接。位于同一行的像素与四条用于传送信号Phi_line，Vdd，V_ran和Phi_ran的导线相连接，这样就使控制每一行的像素成为可能。

晶体管T1使得能够在重新初始化矩阵期间将光电二极管的阴极电压重新初始化到电压V_ran，在重新初始化矩阵期间，控制信号Phi_ran是工作的。

在重新初始化之后，光电二极管D接收到的照射导致在图像拍摄阶段期间其阴极的电势降低。

图像拍摄阶段之后是读取阶段，在此期间，读取光电二极管D的电势。因此，利用施加于栅极的命令Phi_line导通晶体管T3，因此后者具有开关的作用。

晶体管T2作为跟随器而工作，晶体管T4作为电流源工作。然后晶体管T2和T4形成电压跟随器级，其拷贝光电二极管D的阴极上的电压，然后在列尾读出电路S的输入上在一定偏移之内再现。为执行其拷贝转移，晶体管T2需要在其漏极和源极中流动的偏置电流。这一电流是由几个像素共用的晶体管T4形成的电流发生器所施加的。在所呈现的范例中，晶体管T4为一列上像素所共用。

在读出电路S输入的电压Vs可表示为：

Vs=Vp–V_T–K   (1)

其中，Vp是光电二极管的阴极电压，V_T是晶体管T2的阈值电压，K是与晶体管T4提供的电流值尤其相关的常数。

电压V_ran和电压Vdd常常是相同的。

矩阵第n行的相位Phi_line常常与上一行即n-1行的相位Phi_ran相同。在这种情况下，跟随器信号上游的信号积分周期，对于第n-1行来说，会从第n行寻址结束一直持续到后续图像的第n-1行寻址。因此，对于每一行来说，重新初始化阶段和读取阶段都是不同的。通常用“卷帘快门”这个名称称呼文献中公知的循环行寻址。

生成控制信号Phi_line和Phi_ran的寻址电路（通常是移位寄存器）在图中未示出，设置在行尾。

之后在寄存器中复用各列读出电路S的各输出，以便获得行的视频信号，在该图中未示出寄存器。

对整个矩阵来说，在它可以与读取这些相同列一前一后地依次切换到不同列的条件下，也可以只使用一个电流源晶体管T4。