专利名称：用于x射线传感器的处理电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及X射线装置领域，更具体而言，涉及用于X射线传感器的处理电路、X射线探测器和用于提供X射线传感器的多个像素的像素信息的方法。
背景技术：
诸如X射线探测器或X射线转换器的X射线装置可以将X射线辐射转换成光子。这些装置可以提供图像。X射线探测器或X射线变换器可以包括一个或多个可以提供一个或多个电信号的传感器元件。这些传感器元件可以包括单像素构成的阵列或矩阵。每一像素都对X射线探测器取得的图像做出贡献。所述传感器元件可以包括各自的传递函数。US 4777428描述了一种用于传递函数的补偿的装置。将来自所要补偿的单元的信
号连接至具有反馈网络的差分放大器，所述反馈网络所具有的传递函数与所要补偿的传递函数基本相同。补偿装置的传递函数大体是所述传感器的传递函数的逆函数。所述传感器感测的并因非线性传递函数而失真的信号将得到恢复。X射线装置的图像质量可能取决于每一像素提供的电压或电荷。像素提供的电压或电荷可能受到很多因素的影响，例如，来自总线系统的耦合电压和/或漏电流。此外，还可能会出现结构噪声。
发明内容
可能存在改进X射线装置尤其是X射线传感器的需求。根据本发明的示范性实施例，提供了一种X射线传感器的处理电路、一种X射线探测器以及一种用于提供X射线传感器的多个像素的像素信息的方法。根据本发明的示范性实施例，可以提供一种用于X射线传感器的处理电路，其用于至少采集第一像素电路的第一像素信息和第二像素电路的第二像素信息。所述处理电路可以包括放大器、反馈回路和第一采集装置。所述放大器可以包括第一放大器输入、第二放大器输入和放大器输出。此外，所述反馈回路可以包括反馈回路输入和反馈回路输出。所述第一放大器输入可以与第一采集装置连接，所述第二放大器输入可以与反馈回路输出连接。此外，所述第一采集装置可以适于与X射线传感器的第一像素电路连接。此外，所述第一采集装置可以适于与X射线传感器的第二像素电路连接。所述反馈回路输入可以与放大器的输出连接。所述反馈回路输出可以与放大器的第二输入连接。所述反馈回路可以包括第一传递函数，所述第一传递函数可以基本等同于X射线传感器的第二传递函数。X射线装置可以包括转换装置。在X射线探测器中，可以将X射线量子转换为电荷。可以区分出直接转换类型和间接转换类型。在直接转换类型中，可以将X射线量子直接转换成电荷。在间接转换类型中，可以首先在闪烁体层内将X射线量子转换成光，所述闪烁体层可以胶粘至X射线传感器或传感器。可以通过光电二极管将所述光转换成电荷。对于X射线探测器而言，可以采用CMOS传感器(CMOS =互补金属氧化物半导体)。CMOS传感器可以包括像素阵列，其中，每一像素可以包括光电二极管。每一光电二极管可以将闪烁体的光转换成电荷。可以在电容器上聚集所述电荷并将其转换成电压。可以对所述电容器的电压进行缓冲并将其转移至CMOS传感器的外围。在采用源极跟随器作为缓冲器时，会发现X射线传感器的传递函数可能具有非线性特征，并且所述传递函数可能是温度相关的。由于所述温度相关性，暗参考图可能随时间变化。因此，可能适合不时地对这一暗参考图进行更新。在温度相关性对传感器存在重要影响的情况下，会发现可能必须采取措施来控制X射线传感器或X射线探测器的温度。由于非线性的原因，对于高剂量和小剂量而言，增益图可能是不同的，并且其可能随温度发生变化。因而，可能难以对增益差异进行赔偿。此外，对于三维(3D)应用而言，非线性可能在重建图像或X射线传感器的图中导致伪影。X射线传感器的像素中或者像素电路中的缓冲器可能导致非线性的温度相关传递函数。每一像素电路都可能包括这样的传递函数。可以采用采集器或采集装置采集每一像素电路的每一信号。这样的采集装置可以是多路复用开关。每一像素电路可以具有其自身的传递函数。传感器阵列的每一单像素可以提供一样或几乎相同的特性。因而，每一个像素可以包括相同的传递函数或者与阵列的其他像素相比基本等同的传递函数。可以对像素的信号放大，以提供图像。所述放大器可以包括反馈回路。所述反馈回路可以包括不同于每一单像素的传递函数的传递函数。如果可以在处于X射线传感器的外围的放大器的反馈回路中应用与单像素的传递函数相同或基本等同的传递函数，那么所述放大器可以控制其输出，从而使所述放大器的负输入可以具有与该放大器的正输入相同的电压，所述正输入可以是一个单像素的缓冲输出。如果单像素的传递函数与反馈回路的传递函数相同，那么放大器的输出可以与未经缓冲的像素值相同。换言之，可以在放大器的反馈回路中提供额外的非线性电路。反馈回路所包括的传递函数(称为第一传递函数)可以与一个单像素的非线性像素电路的传递函数(称为第二传递函数)相同。两个非线性电路的输出电压可以是相同的，这意味着X射线传感器的电路和X射线传感器的外围中的处理电路可以包括相同的传递函数。因而，可以提供结构噪声的补偿。这些结构噪声可能源自于电部件或电结构，这些部件或结构应当是实际等同的，但由于(例如)制造过程或老化现象的原因却彼此不同。换言之，这样的电部件或结构，例如，半导体结构可能存在无意中的个体差别。当在一个X射线装置内采用多个晶片时也可能出现这些实际差别。在比较像素阵列的不同列或行时也可能出现结构噪声。其他结构噪声可能源自于诸如放大器的电部件。可以通过处理电路对结构噪声进行补偿，尤其可以为源自于一个或多个像素电路的结构噪声提供补偿或降低结构噪声。而图像处理的处理速度却不会受到影响，尤其是不会降低。所述采集装置可以是多路复用开关，其可以是电处理电路内的电部件或电子部件。所述多路复用开关可以采集多个像素的像素电压或像素电荷。所述多路复用开关可以采集一行像素的像素信息。可以在CMOS传感器上提供一行像素，包括具有多个行的像素阵列。因此，可以使多路复用开关的每一输入连接分别与一个像素输出连接。可以采用所述采集装置采集多个像素信息。所述采集装置可以是多路复用开关，其可以具有多个输入和单个输出。所述多个输入可以分别与一个像素电路连接。因而，可以将所述采集装置的一个输入连接连接至像素电路的一个输出。可以将所述采集装置的多个输入连接连接至多个像素输出，从而采集预定区域的X射线传感器的信号。所述区域可以是阵列的列或阵列的行，尤其是竖的列或横的行。由于与采集装置连接的阵列的一个像素可以包括与该阵列的其他像素相同的电路，因而处于采集装置的输出处的传递函数可以与一个单像素的传递函数相同或基本等同。因而，可以与所述采集装置的输出连接的放大器的第一输入可以是一个单像素的传递函数以及多个像素电路的传递函数，因为这两种传递函数是相同或基本等同的。当一个单像素的电路和放大器的反馈回路的电路这两种电路可以提供相同的传递函数时，所述放大器的第一输入处的输入电压和所述放大器的第二输入处的输入电压也可以是等同或至少基本等同的。这样可以提供像素电压的一个副本，该副本可以生成于或者可以存在于所述X射线传感器的外围。此外，基本消除或者至少降低了结构噪声。换言之，本发明可以通过在X射线传感器的外围应用反向非线性而为像素或像素电路中的非线性提供补偿。根据本发明的处理电路可以提供像素电压和/或像素电荷的副
本。就像素电荷而言，可以补偿像素电容的非线性特征。这一像素电容可以存在于像素电路中。在连接至多个像素的一个电路内将像素电压的采集和像素电荷的采集结合起来也是可能的。根据本发明的示范性实施例，所述像素信息可以是像素电压。将像素电压理解成由一个单像素在像素的光电二极管的两端提供的电压。可以采集多个像素电压，从而读出成像阵列的一行或多行或者一列或多列的电信号。 根据本发明的示范性实施例，所述像素信息使像素电荷。像素电荷可以取决于像素电路内的像素的电荷容量。传感器可以实现(例如)每像素I X IO6个电子的电荷容量。根据本发明的示范性实施例，所述第一传递函数可以是非线性传递函数。根据本发明的示范性实施例，所述第一传递函数可以是电压相关传递函数。根据本发明的示范性实施例，所述第一传递函数可以是温度相关传递函数。反馈回路的传递函数，即第一传递函数可以由与反馈回路的输出电压相比的反馈回路的输入电压决定，其中，反馈回路的输出可以与放大器的输入，尤其是处理电路的放大器的负输入同时发生。像素电路的传递函数，即第二传递函数可以由与缓冲像素电压相比的像素电路的光电二极管两端的像素电压决定，所述缓冲像素电压可以存在于处理电路的输入处，尤其是处理电路的放大器的正输入处。传递函数，尤其是第二传递函数的温度相关性可能是由(例如)环境温度、一个像素阵列内的不同温度、采用温度系数不同的不同材料以及X射线装置的长期运行造成的。传递函数的非线性相关性可能是由(例如)像素电路内的非线性部件，例如，FET、MOSFET或缓冲器、放大器的非线性放大以及一个像素阵列内或者一个像素行或像素列内的非独特物理特性造成的。因而，所述传递函数可能具有由于阵列电路或像素电路内的缓冲器而形成的非线性特征。根据本发明的示范性实施例，所述反馈回路可以包括第一缓冲器。所述第一缓冲器可以是第一源极跟随器。可以通过FET (场效应晶体管)，尤其是MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)提供所述源极跟随器，例如，通过NMOS源极跟随器(η沟道MOSFET)提供所述源极跟随器。所述第一缓冲器也有可能是PMOS源极跟随器(P 沟道 MOSFET)。根据本发明的示范性实施例，所述反馈回路可以包括第二缓冲器。这一第二缓冲器可以是第二源极跟随器，其可以是FET (场效应晶体管)，尤其是MOSFET,例如，PMOS源极跟随器(p沟道MOSFET)或NMOS源极跟随器(η沟道MOSFET)。根据本发明的示范性实施例，所述反馈回路可以包括至少一个电流源。采用一个或多个电流源可以为X射线传感器提供更高的电路运行速度。此外，一个或多个电流源可以在反馈回路中提供用于补偿像素信号的结构噪声的电流。还可以预见
到在放大器的反馈回路中提供参考电流源。这一参考电流源可以提供用来影响第一传递函数的电荷。根据本发明的示范性实施例，所述反馈回路可以包括电容器。采用电容器可以提供更加稳定的放大器性能。此外，可以利用电容器调整处理电路的第一传递函数。根据本发明的示范性实施例，所述反馈回路可以包括二极管。所述二极管可以具有与像素阵列的光电二极管相同的电特性和物理特性。这一二极管可以是光电二极管。因而，反馈回路的二极管可以与像素电路中的光电二极管相比是相同的或者至少是类似的。因此，可以采用所述处理电路提供像素电路中的像素电荷的副本。此外，可以遮蔽反馈回路中的光电二极管，以避免采集光。可以通过机械遮挡提供所述遮蔽。根据本发明的示范性实施例，所述放大器的输出可以适于与计时器连接。可以将反馈回路的电流源的电流用作参考电流，并使其与时间相乘。其结果可以等于像素电荷的副本。根据本发明的示范性实施例，放大器的输出可以适于与第二采集装置连接。所述第二采集器或采集装置可以采集传感器的阵列中的另一行的像素信息。这一行可以不同于连接至第一采集装置的行。在这样的情况下，可以提供X射线传感器的处理电路的级联。也就是说，X射线传感器的第一处理电路可以连接至X射线传感器的第二处理电路，所述第二处理电路可以等同于所述第一处理电路。因而，每一处理电路可以采集X射线传感器，尤其是CMOS图像传感器的一个区域，例如单个行的像素信息。所有的互连处理电路一起可以采集X射线传感器的整个像素阵列的像素信息。根据本发明的示范性实施例，可以提供一种X射线探测器。所述X射线探测器可以包括X射线传感器。这一 X射线传感器可以包括第二传递函数、第一像素电路和第二像素电路。所述X射线传感器可以包括上述处理电路。因而，所述X射线传感器可以通过诸如多路复用开关的采集装置与处理电路连接。第二传递函数可以表示X射线传感器的一个像素的表现。所述第一像素电路可以提供与第二像素电路相同或基本相同的传递函数。所述X射线探测器还可以包括采样保持电路，该电路可以连接于X射线传感器的电路，尤其是成像阵列的像素电路的第一源极跟随器和第二源极跟随器之间。根据本发明的示范性实施例，可以提供一种方法。所述方法可以提供X射线传感器的多个像素的像素信息，包括缓冲第一像素信息、缓冲第二像素信息、采集第一像素信息、采集第二像素信息以及提供与第二传递函数基本相同的第一传递函数。参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将显而易见并得到阐述。还必须指出已经参考不同的主题描述了本发明的各示范性实施例和本发明的各个方面。具体而言，已经参考设备类型权利要求描述了一些实施例，参考方法类型权利要求描述了其他实施例。但是，本领域技术人员可以从上述和下述说明领悟到，除了另行指出，否则除了属于一种类型的主题的特征之间的任意组合之外，属于不同主题的特征之间的任意组合，尤其是设备权利要求的特征和方法权利要求的特征之间的任意组合也应当视为在本申请中得到了公开。
将参考下述附图描述本发明的示范性实施例。图I示意性地示出了 X射线传感器的像素阵列的一部分，其中，第一像素电路与X射线传感器的处理电路连接，用于至少采集第一像素电路的第一像素信息和第二像素电路的第二像素信息；图2示出了根据本发明的第一示范性实施例的图I的更多细节；图3示出了根据本发明的第二示范性实施例的图I的更多细节；图4示出了包括第一传递函数和第二传递函数的X射线探测器的电路的示范性实施例；图5示出了说明根据本发明的示范性实施例的方法的另一示范性实施例的图表。
具体实施例方式所述附图中的图示是示意性的。在下面对图I到图5的说明中，可以将相同的附图标记用于相同或对应的元件。图I示出了 X射线探测器的部分。这一 X射线探测器可以是直接转换型，也可以是间接转换型。在图I中，所述X射线探测器可以是间接转换型。就这一间接转换类型而言，首先在胶粘至传感器的闪烁体层(未示出)内将X射线量子转换为光。采用光电二极管101将这一光转换为电荷。也可以将本发明的原理用于直接转换探测器。图I示出了(例如)CM0S传感器的像素阵列的部分。这一 CMOS传感器可以具有20CmX20Cm的方形面积，其包括上百万的像素，因而具有上百万的像素电路100。每一像素或每一像素电路100、200包括一个光电二极管101，所述光电二极管具有阳极和阴极，从而将闪烁体的光转换成电荷。此外，电容器或电容105可以存在于像素电路100内，以及所有其他像素电路200内。例如，所述电容器或电容可以是永久连接的电容器或光电二极管101的固有电容。例如，可以将电容器105用于直接转换探测器。电容器或电容105可以与光电二极管101并联。可以提供如图I中的箭头所示的像素电压Vikk 106。光电二极管101生成像素电压V像素106，由这里为NMOS源极跟随器的第一源极跟随器107对该电压缓冲。在图I中，采样保持电路103包括电容器102和开关104。NMOS源极跟随器107包括栅极、源极和漏极。将NMOS 107的栅极连接连接至光电二极管101的阴极。将NMOS 107的源极连接至电流源122。这一电流源122可以是任选电流源，其可以不存在于各种探测器中。还将NMOS 107的源极连接至采样保持电路103的开关104。可以将另一开关(未示出)并联到采样保持电路103的电容器102上，以替代电流源122。可以将NMOS 107的漏极连接连接至电压源(未示出)。分别采用第一源极跟随器107和第二源极跟随器108作为像素电路100中的缓冲器。因而，对采样保持电路103的电容器102的电压进行缓冲，并将其转移至X射线传感器的外围，这里转移至CMOS传感器的外围，尤其是与多个像素电路100、200连接的处理电路110。在图I中，在第一像素电路100中，将PMOS源极跟随器108的栅极连接连接至采样保持电路103，尤其是开关104，同时连接至电容器102的第一连接。将PMOS源极跟随器108的漏极连接连接至电容器102的第二连接以及光电二极管101的阳极。可以将光电二
极管101的阳极连接至恒定电压电平，例如，连接至地。在图I中，第一复位开关136包括第一连接和第二连接。将所述复位开关136的第一连接连接到光电二极管101的阴极。此外，将复位开关136的第一连接连接到第一源极跟随器107的栅极连接。将复位开关的第二连接连接至电压源，例如，恒定电压源。所述处理电路或外围电路110包括采集装置，在图I中为多路复用开关111和具有反馈回路113的放大器112。将像素电路100的PMOS源极跟随器108的源极连接连接至多路复用开关111的第一输入109，所述多路复用开关使多个像素电路100、200与X射线传感器的外围电路110的另外部分连接起来。多路复用开关111除了包括第一输入连接109外还包括多个输入连接。将所述多路复用开关111的多个输入连接分别连接至一个像素的输出。因而，多路复用开关111可以从与所述多路复用开关111的一个输入连接的每一像素或每一像素电路100、200采集电子。所述多路复用开关111可以是电子元件或部件，其可以采集一组像素的信号，可以通过所述多路复用开关111和缓冲器将所述信号转移至X射线传感器的电子板。由于所述X射线传感器可以包括数百万像素，因而在像素内不太可能存在太多耗散。因此，像素内的缓冲器，尤其是第一源极跟随器107和第二源极跟随器108可以不是基于反馈的放大器，而是包括MOSFET部件的源极跟随器。这些源极跟随器107、108可能具有非线性特征，还可能取决于温度影响。这种温度影响可能是由于环境因素和/或电路的持续运行时间导致的。在图I中，将电流源123连接至放大器112的输入，这里为正的或非反相输入。此夕卜，将电流源123与多路复用开关111的输出连接。提供处理电路110的电流源123，从而使像素电路100内的第二源极跟随器108偏置。在用于采集像素信息的电路110内提供所述电流源123。或者，可以提供复位开关，可以将其连接于放大器112的正输入和未示出的电压源之间。在图2中，示出了具有图I的电路的更多细节的本发明的示范性实施例。如上所述，采用NMOS源极跟随器107对像素电压V像素106缓冲。通过采样保持电路103将信号V
转移至在这种情况下为PMOS晶体管的第二源极跟随器108。可以通过一些开关或采集装置，这里通过多路复用开关111将信号Vifte切换至放大器112。放大器112的反馈回路113包括多个M0SFET，在图2中为NMOS部件114和PMOS部件115。NMOS 114和PMOS 115分别包括源极连接、漏极连接和栅极连接。
反馈回路113中的NMOS 114和PMOS 115等同于第一源极跟随器107和第二源极跟随器108，即，像素电路100中的晶体管。换言之，NMOS 114可以对应于第一跟随器107，PMOS 115可以对应于第二跟随器108，这意味着对应部件的特征可能是相同的或者至少是相似的。可以通过多路复用开关111将图1、2、3的放大器112连接至一行像素中的任何像素。多路复用开关111连接于PMOS源极跟随器108和放大器112之间，尤其是PMOS源极跟随器108的源极连接和放大器112的非反相输入130之间。可以利用反馈回路或反馈电路113实现与像素的缓冲器，即，像素的M0SFET，尤其是像素电路100中的NMOS部件107和PMOS部件108相同或几乎相同DC传递函数(直流)。与像素电路100的输出相比，反馈回路113可以在其输出处提供提高的频率响应和改善的噪声性态。可以将向放大器112添加额外的针对高频的反馈通道，例如，电容器，从而改善
噪声特点。可以将这一电容器放置到放大器112的输出132和放大器112的反相输入131之间。在图2中，反馈回路113包括第一源极跟随器114和第二源极跟随器115。第一源极跟随器114与第一电流源117连接，第二源极跟随器115与第二电流源116连接。因而，通过第一电流源117使第一源极跟随器114偏置。此外，通过第二电流源116使第二源极跟随器115偏置。可以通过电流源，例如，反馈回路113中的电流源116、117使反馈回路113中的作为缓冲器的MOSFET偏置。而且，还可以通过额外的电流源使像素电路100中的作为缓冲器的MOSFET偏置，所述额外电流源可以存在于像素电路内，例如，电流源122，所述额外电流源也可以存在于处理器电路内，例如，电流源123。处理电路110中的第一缓冲器，包括反馈回路113中的源极跟随器114，对应于像素电路中的包括第一源极跟随器107的第三缓冲器。处理电路110中的第二缓冲器，包括源极跟随器115，对应于像素电路100的第二源极跟随器108或像素电路100中连接至放大器112的正输入130的第二缓冲器。反馈回路113中的第一源极跟随器114是NMOS源极跟随器，反馈回路113中的第二源极跟随器115是PMOS源极跟随器。NMOS源极跟随器114和PMOS源极跟随器115分别包括栅极连接、源极连接和漏极连接。使PMOS 115的栅极连接与NMOS 114的源极连接连接。还使PM0S115的栅极连接与第一电流源117连接。使PMOS 115的源极连接与第二电流源116和反馈回路的输出134连接，所述输出134与放大器112的负的或反相输入131连接。使NMOS 114的漏极连接与第二电流源116连接。还使NMOS 114的漏极连接与未示出的恒定电压电平连接。通过第二电流源116使PMOS 115偏置。可以使PMOS 115的漏极连接与恒定电压电平，例如地连接。图2示出了用于提供或生成像素电压的副本的X射线传感器的处理电路。根据另一示范性实施例，还可能提供或生成像素电荷的副本，如根据本发明的示范性实施例的图3所示。图3示出了与图2所示类似的电路,其中的反馈回路113与图2的反馈回路113相比包括额外的部件。在图3中给出了反馈回路113的另外的部分。第二光电二极管118包括阳极和阴极。第一光电二极管101提供的像素电荷可以在反馈回路113内受到补偿。第二二极管118也可以是光电二极管，其可以等同于或者基本等同于第一光电二极管101。可以遮蔽光电二极管118，使之无法采集光。二极管118可以具有与像素电路100的光电二极管101相同的电容。在图3中，第二光电二极管118的阴极与第一源极跟随器114的栅极连接。第二光电二极管118的阳极与第二源极跟随器115的漏极连接，所述漏极是PMOS 115的漏极连接。此外，将第二光电二极管118的阳极连接至电容器120的连接，或者连接至恒定电压电平，例如地。在图3中，将第二二极管118的阳极连接至第一电流源117以及诸如地的恒定电压电平。通过开关135将第二二极管118的阴极连接至参考电流源121、NMOS 114的栅极连接以及电容器120，所述电容器120可以在电容器105存在的情况下存在。在图3中，第一复位开关136包括第一连接和第二连接，在图I和图2中也示出了
这一点。将所述第一复位开关136的第一连接连接至光电二极管101的阴极。此外，将所述复位开关136的第一连接连接至所述第一源极跟随器107的栅极连接。将所述复位开关136的第二连接连接至电压源，例如，恒定电压源。此外，在图3中，第二复位开关137包括第一连接和第二连接。将第二复位开关137的第一连接连接至第二二极管118的阴极。此夕卜，将第二复位开关137的第一连接连接至源极跟随器114的栅极连接。此外，将所述复位开关的第一连接连接至放大器112的反馈回路113中的开关135。将第二复位开关137的第二连接连接至电压源，例如，恒定电压源。将反馈回路113的输入133连接至开关135，该输入133可以影响开关135的位置。当开关135处于接通位置时，开关135将参考电流源121连接至包括NMOS 114、PMOS115、第二电流源116、第一电流源117、第二二极管118和电容器120的反馈回路的电路。当开关135处于断开位置时,反馈回路113被断开,反馈回路113的输入133和输出134也被断开连接。在图3中，通过参考电流源121提供的参考电流可以测量电荷的量。将处理电路110的计时器124连接至放大器112的输出132。与测量像素电压相比，测量像素电荷可能需要更多的时间。因而，计时器124可以提供放大器112的负输入用了多长时间接收到与放大器112的正输入相同的信号。因而，计时器124在这时是工作的，其可以一直计时直到第二输入131处的输入信号等同于或基本等同于放大器112的第一输入130处的输入信号为止。将参考电流源121提供的参考电流的值乘以计时器124的工作时间，可以提供像素电荷的值，即像素电荷的副本。换言之，当开关135处于导通位置时，那么计时器124可以计时，直到第二二极管118两端的电压与第一光电二极管101两端的电压相同。这一时间可以表示像素电路100的电荷。计时器124允许从处理电路110内或者像素电路100的副本内达到与来自像素的电压相同的电压所用的时间获得像素光电二极管101上的电荷的测量值。换言之，电流源121向受到遮蔽的光电二极管118提供了已知电流。使这一电流与计时器124的工作时间相乘给出了光电二极管118上的电荷的直接测量值，进而给出了像素光电二极管101上的电荷的直接测量值。计时器124可以提供数字信息，因此计时器124可以在处理电路中起到模数转换器(A-D转换器)的作用。图4示出了包括第一传递函数125和第二传递函数126的X射线探测器的电路的示范性实施例。图4示意性地示出了可以怎样通过在传感器的外围应用反向的非线性而对像素中的非线性做出补偿。像素或像素电路100、200中的缓冲器分别提供了非线性温度相关传递函数Vfia= F(Vf^ss) 126。向传感器外围中的放大器112的反馈回路113应用相同的传递函数放大器112可以通过一种方式控制其输出133，从而使负输入131具有与正输入130相同的电压，所述正输入130是经缓冲的像素值的输出。这意味着两非线性电路的输出电压相同。只要所述电路给出相同的传递函数，那么所述输入电压就可以等同或基本等同。这意味着可以在传感器的外围实现像素电压的副本。在可以利用像素电荷的情况下，可以按照与图4所示类似的方式在传感器的外围提供像素电荷的副本。因而，根据本发明的一个方面，可以通过在X射线传感器的外围应用反向的非线性而对X射线传感器的像素中的非线性提供补偿。可以通过在处于X射线传感器的外围的放大器112的反馈回路113中应用与所述像素相同的非线性而实现这一目的。放大器112可以控制其输出，从而使负输入具有与正输入相同的电压，所述正输入是经缓冲的像素值
的输出。这意味着两非线性电路的输出电压相同或几乎相同。图5示出了用于提供X射线传感器的多个像素的像素信息的方法的示意图。在第一个步骤S901中可以对第一像素信息缓冲。在第二个步骤S902中可以对第二像素信息缓冲。也可以按照相反的顺序或者同时执行步骤S901和S902。在下一步骤S903中可以执行第一像素信息的采集。此外，可以在步骤S904中提供对第二像素信息的采集。可以按照相反的顺序或者同时执行步骤S903和步骤S904。此外，在步骤S905中，可以提供第一传递函数125，所述第一传递函数125可以基本等同于第二传递函数126。本发明可以适用于各种传感器，尤其是图像传感器，例如，可以用在X射线装置或X射线探测器中的，尤其是用在CMOS X射线探测器中的CMOS图像传感器。本发明可以用于一维传感器阵列或成行的传感器、二维传感器或阵列以及三维传感器或阵列，尤其是用于图像传感器。应当注意，本申请中所有与像素相关的表达对体素均有效。可以相对于二维阵列采用“像素”一词，可以相对于三维阵列采用“体素”一词。因而,上述像素电路100、200也可以是体素电路。本发明不限于所公开的实施例，并且为所讨论的实施例中包含的特征给出了尽可能多的备选方案的例子。此外，应当指出“包括”不排除其他元件或步骤，单数冠词不排除复数。此外，可以对单独的从属权利要求中列举的特征进行有利地组合。此外，应当指出可以将参考上述示范性实施例之一描述的特征或步骤与上文描述的其他示范性实施例的其他特征或步骤结合使用。不应将权利要求中的附图标记解释为限制。
权利要求
1.一种用于X射线传感器的以供至少采集第一像素电路(100)的第一像素信息和第二像素电路(200)的第二像素信息的电路，处理电路(110)包括 放大器(112), 反馈回路(113)， 第一采集装置(111)， 其中，所述放大器(112)包括第一放大器输入(130)、第二放大器输入(131)和放大器输出(132)， 其中，所述反馈回路(113)包括反馈回路输入(133)和反馈回路输出(134)， 其中，所述第一放大器输入(130)与所述第一采集装置(111)连接， 其中，所述第二放大器输入(131)与所述反馈回路输出(134)连接； 其中，所述第一采集装置(111)适于与所述X射线传感器的所述第一像素电路(100)连接， 其中，所述第一采集装置(111)适于与所述X射线传感器的所述第二像素电路(200)连接， 其中，所述反馈回路输入(133)与所述放大器(112)的输出连接， 其中，所述反馈回路(113)包括第一传递函数(125)，所述第一传递函数基本等同于所述X射线传感器的第二传递函数(126)。
2.根据权利要求I所述的处理电路，其中，所述像素信息是像素电压。
3.根据权利要求I或权利要求2所述的处理电路，其中，所述像素信息是像素电荷。
4.根据权利要求I到3中的任一项所述的处理电路，其中，所述第一传递函数(125)是非线性传递函数。
5.根据权利要求I到4中的任一项所述的处理电路，其中，所述第一传递函数(125)是电压相关传递函数。
6.根据权利要求I到5中的任一项所述的处理电路，其中，所述第一传递函数(125)是温度相关传递函数。
7.根据权利要求I到6中的任一项所述的处理电路，其中，所述反馈回路(113)包括第一缓冲器(114)。
8.根据权利要求I到7中的任一项所述的处理电路，其中，所述反馈回路(113)包括第二缓冲器(115)。
9.根据权利要求I到8中的任一项所述的处理电路，其中，所述反馈回路(113)包括至少一个电流源(116，117，121)。
10.根据权利要求I到9中的任一项所述的处理电路，其中，所述反馈回路(113)包括电容器(120)。
11.根据权利要求I到10中的任一项所述的处理电路，其中，所述反馈回路(113)包括二极管(118)。
12.根据权利要求I到11中的任一项所述的处理电路，其中，所述放大器(112)的输出适于与计时器(124)连接。
13.根据权利要求I到12中的任一项所述的处理电路，其中，所述放大器(112)的输出适于与第二采集装置连接。
14.一种X射线探测器，包括X射线传感器，其中，所述X射线传感器包括第二传递函数(126)，第一像素电路(100)，以及第二像素电路(200)，其中，所述X射线传感器包括根据权利要求I到13中的任一项所述的处理电路(110)。
15.一种用于提供X射线传感器的多个像素的像素信息的方法，包括对第一像素信息进行缓冲，对第二像素信息进行缓冲，采集第一像素信息，米集第二像素彳目息，提供第一传递函数(125)，其基本等同于第二传递函数(126)。
全文摘要
提供了一种用于X射线传感器的以供至少采集第一像素的第一像素信息和第二像素的第二像素信息的处理电路。所述处理电路包括放大器(112)、反馈回路(113)和第一采集装置(111)。通过在X射线传感器的外围应用反向的非线性(125)为像素或像素电路(100，200)中的非线性提供了补偿。处理电路(110)可以提供像素电压和/或像素电荷的副本。就像素电荷而言，可以补偿像素电容的非线性特征。
文档编号H04N5/378GK102804753SQ201080027725
公开日2012年11月28日 申请日期2010年6月16日 优先权日2009年6月22日
发明者R·范德瓦尔, L·阿尔温, W·吕腾 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司