专利名称：用于多帧获取的成像阵列的制作方法
技术领域：
本发明 一般涉及射线摄影成像且更具体地涉及提供具有减少了的噪声的多个 射线摄影图像的成像阵列设。
背景技术：
数字射线摄影(DR)系统正逐渐地在医学和工业中^支接受，其作为临床成像 工具具有特别的价值。如在图1的简化结构图中所示，来自DR成像设备10中的 辐射源12的辐射穿透物体14并撞击上辐射检测器30,其包括闪烁屏16,用于将 来自电离辐射(ionized radiation)的能量转化为具有不同频率的光辐射，通常在 可碎见频谱内，以及图像感应阵列20。图像感应阵列20,通常^t安装在闪烁屏16 的背面上或者可选地与闪烁屏16耦合，从而通过发射的由入射辐射激发的光形成 数字图像。由此形成的数字图像可以由控制逻辑处理器18上的图像处理设备处理 和显示，其通常由计算机工作站以及显示器提供。不同于传统的X光胶片设备，DR成像设备10不需要独立的处理区域，防光 (light-protected)环境或者图像处理消耗品。DR成像技术的另 一个优势是速度， 因为图像在X射线曝光后被立即获得。对于医学应用，这意味着当病人还在处于 成像设施时就能够将诊断图像提供给医学人员。用于射线摄影应用的图像感应阵列20通常由像素点组成，其通常被称为像 素，每个像素具有光敏图像感应单元以及用于从图像感应单元读取信号的开关单 元。图像感应可通过直接^r测来执行，在这种情况图像感应单元直接吸收X射线 并将其转换为电荷载荷。但是，在大多数商业数字射线摄像系统中，非直接检测 被使用，参见图1中所示的基本设置，其中一中间闪烁体单元将X射线转换为可 见光光子，其然后一皮光敏图像感应单元感应。图像感应阵列20中使用的图像感应单元的例子包括不同类型的光电转换装 置，例如光电二极管(P-N或PIN二极管)，光电容(MIS)或者光电导体元件。用于信号读取的开关单元的例子包括MOS晶体管，双极性晶体管和p-n结元件。图2示出了传统的用于DR成像的图像感应阵列20组成元件设置。在一基本 实施例中，像素22由至少一个光电转换装置或者光传感(PS)单元24,其在图 2中显示为光电二极管，以及至少一个开关单元26，显示为一种晶体管开关，MR0 組成。图像感应阵列20的操作由如下步骤组成(a )初始化像素阵列22， ( b ) 将阵列暴露在X射线激发的光辐射中，以及(c)利用多路信号读取序列读取阵 列的每一个像素的信号值。作为开关单元26的实例，晶体管M肌由信号(J)Ro驱动的栅极线选址。每一 数据线，依次连接到外部电荷放大器(未示出)，正如成像电子领域的技术人员 所熟知的那样。在信号积分过程中，开关MRc^皮关闭，同时光感应单元24积分 由外部光线产生的光电流，加上光电传感器中热生成的暗电流(dark current)。 在读取过程中，Mju^皮一次一行地开通，将来自光感应单元24的电荷传送到数据 线，在该处其被该列末端的电荷放大器感应。图像感应阵列20的现有实施方式的一个问题涉及获取图像所需的时间量。由 于多种原因，对阵列20的读取会需要整整一秒或更长时间。每个阵列20提供通 常来自3000 x 3000像素的大量的数据，在典型的实施例中每个像素140平方微米。 对于每个像素需要相对长的门寻址时间和长的数据安排(settling)时间。在模数 数据转换端，需要高精确度，其典型地在14-bit的解析度范围内。在传统实施方式中的图像感应阵列20的另一个已被认识到的问题涉及令人 失望的信噪比。传统阵列中的最大噪声源是光电传感器的暗电流。传感器中的暗 电流可能是由于电子空穴对的热生成的或者，在高偏置电压下，由于电场诱发击 穿(breakdown)造成。所述暗电流在像素信号中产生一个偏置，其必须频繁地通 过帧到帧的获取和数字减法从图像中减去。不幸地是，这一偏置，其随着所使用的光电转换类型的类型而变化并且可以 随积分时间变化，可能常常大于射线摄影的实际图像信号电平。另外，暗电流导 致从其他的源产生的噪声。这些噪声源包括量子噪声，1/f噪声或闪变(flicker) 噪声以及图像(pattern)噪声。暗电流散粒(shot)噪声(在电子中)如下 N= ( JD*(Tint+Tro)/q ) 1/2其中，JD是光电传感器暗电流，Tto+Tr。分别为信号积分以及读取时间，q为电子电荷。图像噪声如下N = a*JD*(Tint+Tr。)/q其中，a是像素到像素暗电流电平的百分比均方根变化。图像噪声通常通过 在射线摄影图像获取之前或之后获取了多个暗帧并数字式地从图像帧中减去平均 暗帧来减去。这个减去过程由于数字化以及其他电子噪声源而加入了噪声。1/f噪声如下所示N(f)=(P*JD*(Tint+Tro)*(f7f0)/q)1/2由于读取时间通常超过IO倍的光积分时间，暗电流及其导致的散射噪声，图 像以及闪变噪声主要在读取阶段产生。在像素中一种低噪声存储单元的提供将使 得将要存储的信号电荷不会受到像素的噪声和偏置的损害。某些射线摄影成像方式(modalities),例如荧光透视法或者图像引导外科手术， 需要视频速率的成像。对于这些应用使用更低的转换精确度和更高速的读取电子 设备，以降低的信噪(S/N)比代价。在这样的情况下，降低的S/N比是可以接 受的。但是，仍然存在许多射线摄影方式，例如多能量CT或者锥形射束CT，其 要求获取具有最佳可能分辨率和整体图像质量的图像序列。当前，由于传统阵列 的长读取时间，用于这类成像的序列要求病人保持静止数秒钟从而获取并读出连 续的帧。在成像过程中病人不小心的移动将需要重新制作成像序列，将病人暴露 在更多的辐射剂量下并需要额外的时间和费用。已经有一些提出的解决方案用以降低成像传感器阵列所需的读取时间。例如美国专利号6，429,436(Tomisaki等)描述了一种阵列面板，其具有信号线布在 面板两侧的光电检测器以降低寄生电容并允许多个同时读取操作。美国专利申请公开号2005/0173645(Endo)描述了 一种金属-绝缘体-半导体 (MIS)结构，其具有降低的帧到帧的等待周期。同样已经有提出的解决方案使用额外的开关以及信号存储部件以提高信号质 量以及降低整体噪声。例如，美国专利申请公开号2005/0018065(Tashiro等)描述 了一种图像阵列的像素读取配置，其中保持电容在取样信号和输出线之间切换。虽然上述以及类似的解决方案被提出以提高成像阵列面板的整体信号质量以及响应时间，但是，关于信噪比的其他成像问题还未^C充分地解决。暗电流噪声，其降低S/N性能，仍然是现有解决方案的一个因素。其它问题，例如以近似视频速率获取的多个连续图像的阵列板存储还没有被解决。9发明内容简单来说，根据本发明的一个方面， 一种包括多个像素点的成像阵列，每个像素点包括a) 光感应单元，响应于入射辐射提供可变信号；b) 第一帧存储电路，其电耦合到所述光感应单元，其中，所述第一帧存储电 路包括(i) 第一电荷存储单元，用于响应于第一入射辐射存储光感应单元提供的第 一信号。(ii) 第一开关单元，设置用于切换光感应单元的电极到第一帧存储电路；(iii) 第二开关单元，设置用于切换第一电荷存储单元到数据线以读取存储在第一电荷存储单元中的信号；以及c) 笫二帧存储电路，其电耦合到所述光感应单元，其中，所述第二帧存储电 路包括(i) 第二电荷存储单元，用于响应于笫二入射辐射存储光感应单元提供的第 二信号。(ii) 第三开关单元，设置用于切换光感应单元的电极到第二帧存储电路；(m)第四开关单元，设置用于切换第二电荷存储单元到数据线以读取存储在 第二电荷存储单元中的信号。 本发明的一个特征在于其使用一个或者更多的开关存储装置来存储像素数据。 本发明的一个优点在于其允许从数字射线摄影板的多个曝光中获取图像数据。在结合显示和描述本发明的具体实施例的附图阅读了以下的详细说明后，本 发明的上述以及其它的目的、特征以及优点将对于本领域的技术人员变得明确。
虽然说明书以特别指出并明确要求保护的本发明的主题的权利要求作为结论，相信结合附图的以下说明本发明将会更好地^皮理解，其中 图1是DR成像系统的简化结构图； 图2是显示成像阵列上的像素点的示意图； 图3是显示一个实施例中的像素部件的示意图； 图4是显示用于获取多个图像帧的实施例中的像素部件的示意图；10图5是使用图4的实施例获取多次曝光的时序图；图6是显示在每个像素点中具有独立刷新开关的用于多次曝光的实施例的示 意图；图7是使用图6的实施例获取多次曝光的时序图；图8是显示适于自动感应以及图像获取初始化的本发明的实施例的示意图； 图9是使用自动感应以及图像荻取初始化时用于像素控制序列的时序图； 图IO是典型的箝位和取样电路的示意图；图11是使用包括放大器以及开关单元的读取单元的实施例的示意图； 图12显示一个实施例中的放大器；图13显示了支持信号存储单元的存储开关读取单元的替代实施例；以及 图14显示将图11以及图13中使用的读取以及存储开关方式结合的另一实施例。
具体实施方式
本说明是特别针对构成根据本发明的设备一部分的元素或与本发明设备直接 合作的元素的描述。需要说明的是，在本说明中未专门示出或描述的元素可能采 取各种为本领域技术人员所知悉的形式。本发明的设备通过在图像感应阵列的每一个像素位置加上低噪声图像存储单 元解决了提高信噪比的需求。其通过允许将图像电荷存储在独立切换的存储部件 用于读取从而有助于降低暗电流偏置和暗电流噪声。在下面的说明中，术语打开开关或者激活开关， 一般来说是指形成闭合的电 连接。关闭开关或关断开关一般来说对应于形成断开的电连接。本发明的图像感应阵列40中的代表性的像素22的一个实施例如图3所示。 这里，每个像素22具有提供了帧存储电路46的光感应单元24,其用虛线轮廓线 显示，其具有独立的电荷存储或信号存储单元32，在本实施例中显示为电容Cs, 以及一个相关的开关单元34，显示为晶体管Ms。图3实施例的每个像素22中的部件的运作如下所述(i)电荷存储。在曝光时间Texp期间，开关单元34 (晶体管Ms)被打开同 时开关单元26 (晶体管MR0);波关闭。来自光感应单元24的光诱发光电流以及 暗电流^皮信号存储单元32存储，这里使用存储电容Cs的并联电容以及光感应单 元24的固有电容。(ii) 信号隔离。曝光后，开关单元34(晶体管Ms)被关闭，将信号存储单元 32与光感应单元24隔离。(iii) 读取。由信号ORo驱动的栅极线然后依次每次打开像素22的一行，将来 自信号存储单元32的电荷传送到数据线，在这里它以图像获取领域技术人员熟悉 的方式被数据线的终端的电荷放大器所感应。该信号读取单元因此可以由数据线、 信号》文大器以及相关的开关组成。(iv) 复位。光感应单元24被复位。在图3的光电二极管实施例中，复位通过 同时开打开关单元26和34来执行。复位操作可以同时对多个像素执行。本领域技术人员将会认识到在图3的实施例中替代的时序可以被使用。例如， 在曝光时间Texp期间，开关单元34 (晶体管Ms)可被关闭。曝光后，开关单元 34 (晶体管Ms)可以净皮打开一段足以使光感应单元24以及信号存储单元32之间 的电势相等的时间周期，然后被关闭以使信号存储单元32隔离于光感应单元24。使用开关单元34以交替充电，然后隔离信号存储单元32提供了本发明的设 备和传统使用的像素部件之间的显著的差异。许多传统装置仅仅使用光电二极管 的固有电容用于信号存储，或者，替代的，利用与光电二极管并联电连接的电容 用于信号存储。虽然图3的实施例显示将光电二极管用作光感应单元24，其它实施例可能使 用替代的光电传感器类型，包括光电容，光晶体管和光电导体。其它实施例同样 可能使用包括双极性晶体管、二极管开关以及具有并联的NMOS和PMOS晶体管 的CMOS开关门的替代开关单元。另外，其他类型的电荷存储单元，例如二极管 和MOS晶体管，可能被使用。在图3的实施例中，在光感应单元24和信号存储单元32之间电荷的分配可 能趋向降低数据线上可被感应的电荷量并可能还导致分配噪声(partition noise )。 为了克服这一效应的替代实施例包括在光感应单元24和信号存储单元32之间的 放大器。所述放大器可以使用源极跟随配置，其具有接近一的增益，或可为具有 增益的放大器。来自数据线的热噪声是另一个潜在问题。沿数据线的寄生电容Cdl以及数据 线本身的电阻会产生噪声，如下N=(kTCDL/q)1/2其中N为以均方冲艮电子(rms electrons )为单位的噪声，T为以开尔文为单位12的温度，CDL为数据线电容，以及g代表电荷值。有源像素结构已被开发出以放 大像素上的电荷，这允许降低对外部电子设备导致的噪声以及数据线热噪声的敏 感度和更加快速的读取。本发明的又一个实施例可在读取晶体管MRo开关单元26 和数据线之间的每个像素中插入放大器。所述放大器使用源极跟随配置，其具有 接近一的增益，或可为具有增益的放大器。 多图像获取图4示出了图像感应阵列44中的像素22配置的示意图，其能够被用于离散 数量的连续图像帧的快速获取并允许以比连续帧电荷存储速率慢的速率读取每一 帧。通过这一配置，每一像素22具有单独的光感应单元24 (标识为PS)，其由 多个帧存储电路46a, 46b和46c支持，在图4中以虚线矩形画出库&廓显示。每个 帧存储电路46a， 46b和46c使用光感应单元24并提供独立的信号存储单元32， 图4实施例中显示为电容Cd, C仏或Cs3,以及相关的开关单元34,显示为晶体管 Msl,Ms2,或Ms3用来隔离其对应的信号存储单元32。每个帧存储电路46a， 46b和 46c还具有对应的读取开关单元26，显示为晶体管MR01, Mro2或MR03。读取开关 单元26沿着数据线发送其信号到线緩冲器和放大器(未示出)。电荷或信号存储单元32可以是一种电容，例如金属-绝缘体-金属电容或金属 -绝缘体-半导体电容。作为替代，电荷或信号存储单元32可以是晶体管或二极管。 开关单元26的例子包括晶体管以及机电继电器和光切换半导体开关。对于每个像素22,使用图4实施例获取多个图像的操作序列如下所述，其结 合图5的时序图来说明(i) 初始复位(Rl)。光感应单元24 (标识为PS)通过同时打开晶体管MS1 和MR0I而^皮复位到数据线电位。(ii) 第一次曝光(E^pl)。就在第一次曝光前，晶体管M^被打开，积分电容 C^上的光电流。第一次曝光后，晶体管Ms^皮关闭。(iii) 复位(R2)。光感应单元24通过同时打开晶体管MS2和MR02而被复位 到数据线电位。(iv) 第二次曝光(Exp2)。就在第二次曝光前，晶体管MR02被关闭，允许积 分第二存储电容Cs2上的光电流。第二次曝光后，晶体管Ms^皮关闭。(v) 复位(R3 )。光感应单元24通过同时打开晶体管MS3和MR03而^支复位到 数据线电位。(vi)第三次曝光(Exp3)。 就在第三次曝光前，晶体管MRQ3被关闭，允许积分 第三存储电容Cs3上的光电流。第三次曝光后，晶体管Ms3被关闭。可以^皮认识到的是，所述曝光顺序可对于每个帧存储电路46a, 46b和46c中 的每一个使用的信号存储单元32 (在本例中为电容Csi, CS2, CS3......)继续进行。曝光序列后，从图像感应阵列44对图像数据的读取可以-波执行。如图4的示意图 以及图5的时序图所示，对于每个帧存储电路46a， 46b, 46c的读取通过打开其 对应的读取晶体管MS1, MS2, Ms3.,.并检测数据线上的对应的信号电荷来执行。上 述特征使得可以获得一个相对高的读取速率。DR阵列可以具有典型的接近约1.0 秒的读取时间。具有了本发明的DR成像设备10，以更快的速率获取图像以使得 图像获取之间的时间少于读取时间成为可能。所述性能可被用于，例如，从不同 的视角或者甚至对在图像获取之间处于某种运动的物体获取图像。 一旦使用本发 明的方法和设备得到图像，图像数据内容将被组合以形成综合图像，例如3-D图 像。在图6的示意图中示出的替代的实施例利用与图4实施例类似的电路设置， 增加了独立的复位开关RS，其一般为晶体管部件，如图所示。使用复位开关RS 来设置光感应单元24到复位电平有助于减少复位光感应单元24 (PS)所要求的 整体时间。图6实施例的时序在图7中示出。对于图5和图7的快速比较显示出 在该替代实施例中复位时序是如何利用复位开关RS来4丸行的。在图6的实施例 中，复位周期R1， R2， R3通过简单地打开复位开关RS足够的时间来获得，利 用复位时钟Or信号，来恢复复位偏置电压vr到光感应单元24。射束触发读取图3，4和6中所示的实施例的基本结构可被用于在合适条件下自动获取图像 的实施例。参见图8的示意图，其显示了提供自动图像检测的实施例的示意图， 其对每个光感应单元24使用 一个帧存储电路46。在每个数据线上使用放大器48 来感应和放大从光感应单元24获取的信号。图9的时序图示出了当自动获取^皮使 用时，用于控制晶体管Mro和Ms的序列。同样参见图8和9,晶体管Mro和Ms—直打开到时刻tl。在时刻tl,控制 电路(未示出但为成像领域的技术人员所熟悉)已经^r测到光感应单元24上信号 的出现，其处于一个指示入射辐射已被接收的水平上。晶体管开关MRo然后被关 闭以允许积分对应的电容Cs上的信号。在时刻t2,信号积分结束，晶体管开关Ms14关闭。读取可以在稍后的某一时刻t3通过打开晶体管开关MRo发生。复位在时刻t4随着晶体管开关Ms重新打开而发生。像素电平信号处理本发明的实施例提供了提高图象处理的多种功能。其中之一就是暗电流补偿 功能。暗电流由来自X射线和各种噪声源的在光感应单元24中电荷载体的不必要 的生成而引起。暗电流显示出时间和温度依赖性同时也能在图象感应阵列的区域 上空间地变化。暗电流补偿的传统方法包括在成像过程开始或结束时对未曝光的 像素或者对主要成像区域外的像素进行基准测量，然后从信号数据中减去这些基 准数据。但是，已经充分认识到这样的方法不足以达到实践中对于暗电流补偿的需求， 因为这些方法只能利用平均化或者折衷数据完整性的其他技术并常常忽略单个的 光感应部件响应之间的差异。通过与现有的感应阵列设计相比较，本发明的图4和图6的设备在暗电流测 量上具备优势，因为在每一单个的光感应单元处的该效应可被测量。例如，参考 图4,帧存储电路46a被用于在没有辐射曝光的时间周期内检测从光感应单元24 产生的暗电流。图像数据被帧存储电路46b和46c获得。从帧存储电路46a得到 的暗电流数据即可从帧存储电路46b和46c处存储的数据值中减去。暗电流补偿的减法可以直接在像素22电路中执行，或者也可在切换到数据线 以读取才全测值的电荷放大器中执行。参见图10，其显示了箝位电路50，其当通过 放大器52切换到数据线时临时保持所述暗电流值，保存在电容CcL中。取样信号 Os打开晶体管开关54以引导该信号至信号线电容Cs以在放大器56中执行减法。改进信号处理的另一个方法涉及边缘控r测。在相邻的像素22处获得的值之间 的差值可被用于增强边缘检测。回头参见图1,本发明的图Y象感应阵列40或44可净皮用于替代辐射检测器30 的实施例中的传统的图像感应阵列20,而不需要对于闪烁屏16或放射源12或 DR成像系统的其它部件做任何改变。控制逻辑处理器18上的控制逻辑可以被修 改以利用新的功能，例如在前提到的暗噪声补偿。图11示出了利用包括放大器56和开关单元34的读取单元的实施例的示意 图。这里，放大器56可以被用于緩存或者放大来自信号存储单元32的信号。开关单元34在本实施例中为存储器开关。图12示出了一个实施例中的放大器56. 这里，笫一晶体管58开关电源电压Vdd。第二晶体管60在接收到复位始终信号 时切换复位电压V"图13示出了支持信号存储单元32的存储器开关以及读取单元的替代实施例。 这里，读取单元为开关单元34, —个晶体管。存储器开关由晶体管开关26和放 大器56的组合提供。图14示出了另一个替代实施例，其组合了图ll和13中所使用的读取和存储 开关方式。这里，类似于图ll中所用的设置，第二放大器66被用作读取单元的 一部分。放大器56为存储器开关的一部分，类似于其在图13中所示出的使用。本发明的DR成像设备10的一个应用涉及从具有多于一个的闪烁荧光屏的 成像设备获取图像。对于这样的实施例， 一个电荷存储单元将被使用以存储荻取 从第一闪烁荧光屏获得的成像信号，另一电荷存储单元将被使用以存储来获取自 第二闪烁荧光屏的成像信号。曝光将在不同的时间周期执行，以使得每个对应的电荷存储单元能够获取到必需的图像信号。在DR成像板中使用多个闪烁层可以有助于最大化提高信噪比(SNR)和增 强调制传输函数(MTF)这稍有矛盾的需求。对这样的应用，第一厚度的闪烁荧 光屏可以比具有第二厚度的闪烁屏相对薄一点。由于固有地具有更小的散射，第 一闪烁荧光屏可能对分辨率和MTF优化。较厚的闪烁屏可能对SNR优化。在另 一实施例中，多个图像可以从分立的荧光屏获取以增加输出图像的动态范围。分 立的图像可以在不同的辐射能级上获取。本发明已经通过特别参考特定优选的实施例而^皮详细地说明，但是应该认识 到，变形和4务改可以由本领域普通技术人员在不偏离本发明上面描述以及所附权 利要求书所注的范围内被实现。例如，每个像素中的感应、开关以及存储部件可 使用许多可能的类型和配置的任何一种来设计。光感应单元24可为光电二极管或 其他根据接收的入射辐射提供输出信号的光感应部件。虽然说明以及图示提到在 数字射线摄影的问题和使用，本发明的设备和方法也可以使用到其它成像应用中， 包4台工业成^f象或其它感应应用。因此，所提供的是一种提供具有低噪声的多射线摄影图像的成像阵列设备。部件表10 DR成4象设备 12辐射源 14物体 16闪烁屏18控制逻辑处理器 20图像感应阵列 22像素24光感应单元 26开关单元 30辐射检测器 32信号存储单元 34开关单元 40图像感应阵列 44图像感应阵列 46帧存+者电^各 46a帧存^f诸电路 46b帧存A者电路 46c帧存储电路 48放大器 50箝位电路 52放大器 54开关 56放大器 66放大器 58晶体管 60晶体管
权利要求
1.一种包括多个像素点的成像阵列，每个像素点包括a)至少一个光感应单元，其提供响应于入射辐射的可变信号；b)电耦合到所述光感应单元的第一帧存储电路，其中所述第一帧存储电路包括(i)第一电荷存储单元，用于响应于第一入射辐射存储由所述光感应单元提供的第一信号；(ii)第一开关单元，设置用于切换所述光感应单元的电极到所述第一帧存储电路；(iii)第二开关单元，设置用于切换所述第一电荷存储单元到信号读取单元以读取存储在所述第一电荷存储单元中的信号；以及c)电耦合到所述光感应单元的第二帧存储电路，其中所述第二帧存储电路包括(i)第二电荷存储单元，用于响应于第二入射辐射存储由所述光感应单元提供的第二信号；(ii)第三开关单元，设置用于切换所述光感应单元的电极到所述第二帧存储电路；(iii)第四开关单元，设置用于切换所述第二电荷存储单元到信号读取单元以读取存储在所述第二电荷存储单元中的信号。
2. 如权利要求1的成像阵列，其中至少一个所述光感应单元为光电二极管。
3. 如权利要求l的成像阵列，其中所述第一和第二电荷存储单元中的至少 一个是电容器。
4. 如权利要求l的成像阵列，其中所述至少一个所述开关单元是薄膜晶体管。
5. 如权利要求l的成像阵列，其中至少一个所述开关单元包括薄膜晶体管 和放大器。
6. 如权利要求l的成像阵列，其中至少一个帧存储电路还包括复位开关， 设置用于连接所述光感应单元的电极到复位线。
7. 如权利要求l的成像阵列，还包括感应逻辑电路，其用于才全测由所述光感应单元接收的入射辐射并相应地切换所述第一和第二开关单元。
8. 如权利要求l的成像阵列，其中所述信号读取单元包括数据线。
9. 如权利要求1的成像阵列，其中所述信号读取单元包括放大器和数据线。
10. 如权利要求l的成像阵列，其中至少一个电荷存储单元包括箝位电路， 用于对获取自所述电荷存储单元的信号电平的暂时存储。
11. 如权利要求l的成像阵列，其中至少一个开关单元包括放大器和开关。
12. —种成像设备，包括a) 辐射源，用于把在第一波长的辐射引导向目标；b) 闪烁屏，用于接收被引导的穿过所述目标的辐射并产生具有第二波长的 激发光；以及c) 成像阵列，光耦合到所述闪烁屏并包括多个像素点，每个像素点包括(i) 至少一个提供响应于入射辐射的可变信号的光感应单元；(ii) 多个电耦合到所述光感应单元的帧存储电路，其中每个帧存储电 路包括(1) 电荷存储单元，用于存储由所述光感应单元提供的信号；(2) 第一开关单元，设置用于切换所述光感应单元的电极到所述 至少一个帧存储电路；(3) 第二开关单元，设置用于切换所述至少一个电荷存储单元到 信号读取单元以读取存储在其中的信号。
13. 如权利要求12的成像设备，还包括与所述成像阵列通信以获取来自该处 的图像数据的控制逻辑处理器。
14. 一种用于获取多个图像的方法，包括a) 提供光感应单元阵列，其中每个光感应单元提供响应于入射辐射的可变信号；b) 提供闪烁屏用于接收在第一波长的入射辐射并以发射在第二波长的激 发辐射来响应；c) 对于所述阵列中的至少某些所述的光感应单元，在第一电荷存储单元中 存储第一信号，其中所述第一信号由被引导到所述闪烁屏的入射辐射导致，从而 代表第一图像信号；以及d) 对在第一电荷存储单元存储第一信号，对所述阵列中的至少某些所述光感应单元，在第二电荷存储单元中存储第二信号，其中所述阵列中的光感应单元 的所述第一信号，其中所述第二信号由被引导到所述闪烁屏的入射辐射导致，从 而代表第二图像信号。
15. 如权利要求14的方法，还包括读取所述第一和第二图像信号。
16. 如权利要求15的方法，还包括合并来自至少所述第一和第二图像信号的 图像数据内容从而从中形成图像。
17. 如权利要求15的方法，其中所述第一图像信号和第二图像信号在不同的 视角获得。
18. 如权利要求15的方法，还包括利用所述第一和第二图像信号形成综合视图。
19. 如权利要求15的方法，其中，所述综合视图为目标的3-D视图。
20. 如权利要求16的方法，其中合并所述图像数据内容增加所述图像的动态 范围。
21. 如权利要求15的方法，其中所述第一图像信号和第二图像信号在不同的 入射辐射能级下获得。
22. —种获得图像的方法，包括号；b) 提供闪烁屏，用于接收在第一波长的入射辐射并通过发射在第二波长的激发 辐射来响应；c) 对所述阵列中的至少某些所述光感应单元，在第 一 电荷存储单元中存储第一 信号，对在第一电荷存储单元中存储第一信号，其中，所述阵列中的光感应单元 的所述第一信号，其中所述第一信号在没有被引导到所述闪烁屏的入射辐射的情 况下获得，从而代表暗状态信号；d) 对于所述阵列中的至少某些所述光感应单元，在第二电荷存储单元中存储-第二信号，对在第一电荷存储单元中存储第一信号，其中所述阵列中的光感应单 元的所述第一信号，其中所述第二信号由被引导到所述闪烁屏的入射辐射导致， 从而代表图像信号；以及e) 对于所述阵列中的至少某些所述光感应单元，根据所述暗状态信号调节所述图像信号，对在第一电荷存储单元中存储第一信号，其中所述阵列中的光感应 单元的所述第一信号，从而补偿暗状态效应。
23. 如权利要求22的方法，还包括，对于所述阵列中的多个光感应单元的每 一个，瞬时地打开第一和第二电子开关来复位所述光感应单元。
24. 如权利要求22的方法，还包括对于所述阵列中的多个光感应单元的每一 个，打开第三电子开关以连接所述对应的光感应单元到复位电平。
25. —种获得图像的方法，包括a) 提供光感应单元阵列，其中每个光感应单元为图像像素提供响应于入射辐射 的可变信号；b) 提供闪烁屏，用于接收在第一波长带的入射辐射并通过发射在第二波长带的 激发辐射来响应；c) 通过转变对应于耦合到至少一个光感应单元的存储单元的第一和第二开关 单元并在一个或多个数据线上检测对应的信号来识别曝光的开始；d) 才企测到所述对应的信号时关闭所述第二开关单元；以及e) 在所述存储单元中存储所述对应信号。
26. —种获得多个图像的方法，包括a) 提供光感应单元阵列，其中每个光感应单元提供响应于入射辐射的可变信号；b) 提供闪烁屏，用于接收在第一波长带的入射辐射并通过发射在第二波长带的 激发辐射来响应；c) 通过关闭对应于耦合到至少一个光感应单元的存储单元的第一和第二开关 单元并在一个或多个数据线上检测对应的信号来识别曝光的开始；d) 在检测到第 一曝光开始时，关闭所述第二开关单元；e) 对于所述阵列中的至少某些所述光感应单元，在第一电荷存储单元中存储 所述对应的信号，其中所述对应的信号由被引导到所述闪烁屏的入射辐射导致， 从而代表第一图像信号；以及f) 在第二电荷存储单元中存储第二信号，所述阵列中的至少某些所述光感应单 元，其中所述第二信号由被引导到所述闪烁屏的入射辐射导致。
27. —种获得多个图像的方法，包括b) 提供闪烁屏，用于接收在第一波长带的入射辐射并以发射在第二波长带的激发丰畐射来响应；c) 通过打开对应于耦合到至少 一个光感应单元的第 一 电荷存储单元的第 一和第二开关单元并在一个或多个数据线上检测第一信号来识别曝光的开始；d) 检测到第 一 曝光开始时关闭所述第二开关单元；e) 对于所述阵列中的每一个光感应单元，在所述第一电荷存储单元中存储所述 第一信号，其中所述第一信号由被引导到所述闪烁屏的入射辐射导致；f) 通过关闭对应于耦合到对于所述阵列中至少 一个所述像素的所述光感应单 元的第二存储单元的第三和第四开关单元并且在一个或多个数据线上^^测第二信号来识别第二曝光的开始；g) 检测到所述第二曝光开始时关闭对应于所述第二存储单元的所述第四开关 单元；以及h) 对于所述阵列中的每一个光感应单元，在所述第二电荷存储单元中存储所述 第二信号，其中所述第二信号由被引导到所述闪烁屏的入射辐射导致。
全文摘要
一种成像阵列具有多个像素点(22)，每个有提供了响应入射辐射的可变信号的光感应单元(24)。第一帧存储电路(46a)电耦合到光感应单元并且具有用于存储第一光感应单元信号的第一电荷存储单元和用于切换光感应单元到第一帧存储电路的第一开关单元(26)。第二开关单元(26)开关第一电荷存储单元以读取存储的信号。第二帧存储电路(46b)电耦合到光感应单元并且具有用于存储第二信号的第二电荷存储单元。第三开关单元(26)切换光感应单元到第二帧存储电路。第四开关单元(26)开关第二电荷存储单元以读取存储的信号。
文档编号H04N5/361GK101584203SQ200780046504
公开日2009年11月18日 申请日期2007年12月3日 优先权日2006年12月20日
发明者T·J·特雷威尔 申请人:卡尔斯特里姆保健公司