專利名稱：用于x射線傳感器的處理電路的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及X射線裝置領域，更具體而言，涉及用于X射線傳感器的處理電路、X射線探測器和用于提供X射線傳感器的多個像素的像素信息的方法。
背景技術(shù)：
諸如X射線探測器或X射線轉(zhuǎn)換器的X射線裝置可以將X射線輻射轉(zhuǎn)換成光子。這些裝置可以提供圖像。X射線探測器或X射線變換器可以包括一個或多個可以提供一個或多個電信號的傳感器元件。這些傳感器元件可以包括單像素構(gòu)成的陣列或矩陣。每一像素都對X射線探測器取得的圖像做出貢獻。所述傳感器元件可以包括各自的傳遞函數(shù)。US 4777428描述了一種用于傳遞函數(shù)的補償?shù)难b置。將來自所要補償?shù)膯卧男?br> 號連接至具有反饋網(wǎng)絡的差分放大器，所述反饋網(wǎng)絡所具有的傳遞函數(shù)與所要補償?shù)膫鬟f函數(shù)基本相同。補償裝置的傳遞函數(shù)大體是所述傳感器的傳遞函數(shù)的逆函數(shù)。所述傳感器感測的并因非線性傳遞函數(shù)而失真的信號將得到恢復。X射線裝置的圖像質(zhì)量可能取決于每一像素提供的電壓或電荷。像素提供的電壓或電荷可能受到很多因素的影響，例如，來自總線系統(tǒng)的耦合電壓和/或漏電流。此外，還可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
可能存在改進X射線裝置尤其是X射線傳感器的需求。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，提供了一種X射線傳感器的處理電路、一種X射線探測器以及一種用于提供X射線傳感器的多個像素的像素信息的方法。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，可以提供一種用于X射線傳感器的處理電路，其用于至少采集第一像素電路的第一像素信息和第二像素電路的第二像素信息。所述處理電路可以包括放大器、反饋回路和第一采集裝置。所述放大器可以包括第一放大器輸入、第二放大器輸入和放大器輸出。此外，所述反饋回路可以包括反饋回路輸入和反饋回路輸出。所述第一放大器輸入可以與第一采集裝置連接，所述第二放大器輸入可以與反饋回路輸出連接。此外，所述第一采集裝置可以適于與X射線傳感器的第一像素電路連接。此外，所述第一采集裝置可以適于與X射線傳感器的第二像素電路連接。所述反饋回路輸入可以與放大器的輸出連接。所述反饋回路輸出可以與放大器的第二輸入連接。所述反饋回路可以包括第一傳遞函數(shù)，所述第一傳遞函數(shù)可以基本等同于X射線傳感器的第二傳遞函數(shù)。X射線裝置可以包括轉(zhuǎn)換裝置。在X射線探測器中，可以將X射線量子轉(zhuǎn)換為電荷?？梢詤^(qū)分出直接轉(zhuǎn)換類型和間接轉(zhuǎn)換類型。在直接轉(zhuǎn)換類型中，可以將X射線量子直接轉(zhuǎn)換成電荷。在間接轉(zhuǎn)換類型中，可以首先在閃爍體層內(nèi)將X射線量子轉(zhuǎn)換成光，所述閃爍體層可以膠粘至X射線傳感器或傳感器?？梢酝ㄟ^光電二極管將所述光轉(zhuǎn)換成電荷。對于X射線探測器而言，可以采用CMOS傳感器(CMOS =互補金屬氧化物半導體)。CMOS傳感器可以包括像素陣列，其中，每一像素可以包括光電二極管。每一光電二極管可以將閃爍體的光轉(zhuǎn)換成電荷。可以在電容器上聚集所述電荷并將其轉(zhuǎn)換成電壓?？梢詫λ鲭娙萜鞯碾妷哼M行緩沖并將其轉(zhuǎn)移至CMOS傳感器的外圍。在采用源極跟隨器作為緩沖器時，會發(fā)現(xiàn)X射線傳感器的傳遞函數(shù)可能具有非線性特征，并且所述傳遞函數(shù)可能是溫度相關(guān)的。由于所述溫度相關(guān)性，暗參考圖可能隨時間變化。因此，可能適合不時地對這一暗參考圖進行更新。在溫度相關(guān)性對傳感器存在重要影響的情況下，會發(fā)現(xiàn)可能必須采取措施來控制X射線傳感器或X射線探測器的溫度。由于非線性的原因，對于高劑量和小劑量而言，增益圖可能是不同的，并且其可能隨溫度發(fā)生變化。因而，可能難以對增益差異進行賠償。此外，對于三維(3D)應用而言，非線性可能在重建圖像或X射線傳感器的圖中導致偽影。X射線傳感器的像素中或者像素電路中的緩沖器可能導致非線性的溫度相關(guān)傳遞函數(shù)。每一像素電路都可能包括這樣的傳遞函數(shù)。可以采用采集器或采集裝置采集每一像素電路的每一信號。這樣的采集裝置可以是多路復用開關(guān)。每一像素電路可以具有其自身的傳遞函數(shù)。傳感器陣列的每一單像素可以提供一樣或幾乎相同的特性。因而，每一個像素可以包括相同的傳遞函數(shù)或者與陣列的其他像素相比基本等同的傳遞函數(shù)。可以對像素的信號放大，以提供圖像。所述放大器可以包括反饋回路。所述反饋回路可以包括不同于每一單像素的傳遞函數(shù)的傳遞函數(shù)。如果可以在處于X射線傳感器的外圍的放大器的反饋回路中應用與單像素的傳遞函數(shù)相同或基本等同的傳遞函數(shù)，那么所述放大器可以控制其輸出，從而使所述放大器的負輸入可以具有與該放大器的正輸入相同的電壓，所述正輸入可以是一個單像素的緩沖輸出。如果單像素的傳遞函數(shù)與反饋回路的傳遞函數(shù)相同，那么放大器的輸出可以與未經(jīng)緩沖的像素值相同。換言之，可以在放大器的反饋回路中提供額外的非線性電路。反饋回路所包括的傳遞函數(shù)(稱為第一傳遞函數(shù))可以與一個單像素的非線性像素電路的傳遞函數(shù)(稱為第二傳遞函數(shù))相同。兩個非線性電路的輸出電壓可以是相同的，這意味著X射線傳感器的電路和X射線傳感器的外圍中的處理電路可以包括相同的傳遞函數(shù)。因而，可以提供結(jié)構(gòu)噪聲的補償。這些結(jié)構(gòu)噪聲可能源自于電部件或電結(jié)構(gòu)，這些部件或結(jié)構(gòu)應當是實際等同的，但由于(例如)制造過程或老化現(xiàn)象的原因卻彼此不同。換言之，這樣的電部件或結(jié)構(gòu)，例如，半導體結(jié)構(gòu)可能存在無意中的個體差別。當在一個X射線裝置內(nèi)采用多個晶片時也可能出現(xiàn)這些實際差別。在比較像素陣列的不同列或行時也可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)噪聲。其他結(jié)構(gòu)噪聲可能源自于諸如放大器的電部件?？梢酝ㄟ^處理電路對結(jié)構(gòu)噪聲進行補償，尤其可以為源自于一個或多個像素電路的結(jié)構(gòu)噪聲提供補償或降低結(jié)構(gòu)噪聲。而圖像處理的處理速度卻不會受到影響，尤其是不會降低。所述采集裝置可以是多路復用開關(guān)，其可以是電處理電路內(nèi)的電部件或電子部件。所述多路復用開關(guān)可以采集多個像素的像素電壓或像素電荷。所述多路復用開關(guān)可以采集一行像素的像素信息?？梢栽贑MOS傳感器上提供一行像素，包括具有多個行的像素陣列。因此，可以使多路復用開關(guān)的每一輸入連接分別與一個像素輸出連接?？梢圆捎盟霾杉b置采集多個像素信息。所述采集裝置可以是多路復用開關(guān)，其可以具有多個輸入和單個輸出。所述多個輸入可以分別與一個像素電路連接。因而，可以將所述采集裝置的一個輸入連接連接至像素電路的一個輸出?？梢詫⑺霾杉b置的多個輸入連接連接至多個像素輸出，從而采集預定區(qū)域的X射線傳感器的信號。所述區(qū)域可以是陣列的列或陣列的行，尤其是豎的列或橫的行。由于與采集裝置連接的陣列的一個像素可以包括與該陣列的其他像素相同的電路，因而處于采集裝置的輸出處的傳遞函數(shù)可以與一個單像素的傳遞函數(shù)相同或基本等同。因而，可以與所述采集裝置的輸出連接的放大器的第一輸入可以是一個單像素的傳遞函數(shù)以及多個像素電路的傳遞函數(shù)，因為這兩種傳遞函數(shù)是相同或基本等同的。當一個單像素的電路和放大器的反饋回路的電路這兩種電路可以提供相同的傳遞函數(shù)時，所述放大器的第一輸入處的輸入電壓和所述放大器的第二輸入處的輸入電壓也可以是等同或至少基本等同的。這樣可以提供像素電壓的一個副本，該副本可以生成于或者可以存在于所述X射線傳感器的外圍。此外，基本消除或者至少降低了結(jié)構(gòu)噪聲。換言之，本發(fā)明可以通過在X射線傳感器的外圍應用反向非線性而為像素或像素電路中的非線性提供補償。根據(jù)本發(fā)明的處理電路可以提供像素電壓和/或像素電荷的副
本。就像素電荷而言，可以補償像素電容的非線性特征。這一像素電容可以存在于像素電路中。在連接至多個像素的一個電路內(nèi)將像素電壓的采集和像素電荷的采集結(jié)合起來也是可能的。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述像素信息可以是像素電壓。將像素電壓理解成由一個單像素在像素的光電二極管的兩端提供的電壓?？梢圆杉鄠€像素電壓，從而讀出成像陣列的一行或多行或者一列或多列的電信號。 根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述像素信息使像素電荷。像素電荷可以取決于像素電路內(nèi)的像素的電荷容量。傳感器可以實現(xiàn)(例如)每像素I X IO6個電子的電荷容量。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述第一傳遞函數(shù)可以是非線性傳遞函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述第一傳遞函數(shù)可以是電壓相關(guān)傳遞函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述第一傳遞函數(shù)可以是溫度相關(guān)傳遞函數(shù)。反饋回路的傳遞函數(shù)，即第一傳遞函數(shù)可以由與反饋回路的輸出電壓相比的反饋回路的輸入電壓決定，其中，反饋回路的輸出可以與放大器的輸入，尤其是處理電路的放大器的負輸入同時發(fā)生。像素電路的傳遞函數(shù)，即第二傳遞函數(shù)可以由與緩沖像素電壓相比的像素電路的光電二極管兩端的像素電壓決定，所述緩沖像素電壓可以存在于處理電路的輸入處，尤其是處理電路的放大器的正輸入處。傳遞函數(shù)，尤其是第二傳遞函數(shù)的溫度相關(guān)性可能是由(例如)環(huán)境溫度、一個像素陣列內(nèi)的不同溫度、采用溫度系數(shù)不同的不同材料以及X射線裝置的長期運行造成的。傳遞函數(shù)的非線性相關(guān)性可能是由(例如)像素電路內(nèi)的非線性部件，例如，F(xiàn)ET、MOSFET或緩沖器、放大器的非線性放大以及一個像素陣列內(nèi)或者一個像素行或像素列內(nèi)的非獨特物理特性造成的。因而，所述傳遞函數(shù)可能具有由于陣列電路或像素電路內(nèi)的緩沖器而形成的非線性特征。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述反饋回路可以包括第一緩沖器。所述第一緩沖器可以是第一源極跟隨器。可以通過FET (場效應晶體管)，尤其是MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管)提供所述源極跟隨器，例如，通過NMOS源極跟隨器(η溝道MOSFET)提供所述源極跟隨器。所述第一緩沖器也有可能是PMOS源極跟隨器(P 溝道 MOSFET)。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述反饋回路可以包括第二緩沖器。這一第二緩沖器可以是第二源極跟隨器，其可以是FET (場效應晶體管)，尤其是MOSFET,例如，PMOS源極跟隨器(p溝道MOSFET)或NMOS源極跟隨器(η溝道MOSFET)。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述反饋回路可以包括至少一個電流源。采用一個或多個電流源可以為X射線傳感器提供更高的電路運行速度。此外，一個或多個電流源可以在反饋回路中提供用于補償像素信號的結(jié)構(gòu)噪聲的電流。還可以預見
到在放大器的反饋回路中提供參考電流源。這一參考電流源可以提供用來影響第一傳遞函數(shù)的電荷。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述反饋回路可以包括電容器。采用電容器可以提供更加穩(wěn)定的放大器性能。此外，可以利用電容器調(diào)整處理電路的第一傳遞函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述反饋回路可以包括二極管。所述二極管可以具有與像素陣列的光電二極管相同的電特性和物理特性。這一二極管可以是光電二極管。因而，反饋回路的二極管可以與像素電路中的光電二極管相比是相同的或者至少是類似的。因此，可以采用所述處理電路提供像素電路中的像素電荷的副本。此外，可以遮蔽反饋回路中的光電二極管，以避免采集光?？梢酝ㄟ^機械遮擋提供所述遮蔽。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，所述放大器的輸出可以適于與計時器連接。可以將反饋回路的電流源的電流用作參考電流，并使其與時間相乘。其結(jié)果可以等于像素電荷的副本。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，放大器的輸出可以適于與第二采集裝置連接。所述第二采集器或采集裝置可以采集傳感器的陣列中的另一行的像素信息。這一行可以不同于連接至第一采集裝置的行。在這樣的情況下，可以提供X射線傳感器的處理電路的級聯(lián)。也就是說，X射線傳感器的第一處理電路可以連接至X射線傳感器的第二處理電路，所述第二處理電路可以等同于所述第一處理電路。因而，每一處理電路可以采集X射線傳感器，尤其是CMOS圖像傳感器的一個區(qū)域，例如單個行的像素信息。所有的互連處理電路一起可以采集X射線傳感器的整個像素陣列的像素信息。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，可以提供一種X射線探測器。所述X射線探測器可以包括X射線傳感器。這一 X射線傳感器可以包括第二傳遞函數(shù)、第一像素電路和第二像素電路。所述X射線傳感器可以包括上述處理電路。因而，所述X射線傳感器可以通過諸如多路復用開關(guān)的采集裝置與處理電路連接。第二傳遞函數(shù)可以表示X射線傳感器的一個像素的表現(xiàn)。所述第一像素電路可以提供與第二像素電路相同或基本相同的傳遞函數(shù)。所述X射線探測器還可以包括采樣保持電路，該電路可以連接于X射線傳感器的電路，尤其是成像陣列的像素電路的第一源極跟隨器和第二源極跟隨器之間。根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例，可以提供一種方法。所述方法可以提供X射線傳感器的多個像素的像素信息，包括緩沖第一像素信息、緩沖第二像素信息、采集第一像素信息、采集第二像素信息以及提供與第二傳遞函數(shù)基本相同的第一傳遞函數(shù)。參考下文描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見并得到闡述。還必須指出已經(jīng)參考不同的主題描述了本發(fā)明的各示范性實施例和本發(fā)明的各個方面。具體而言，已經(jīng)參考設備類型權(quán)利要求描述了一些實施例，參考方法類型權(quán)利要求描述了其他實施例。但是，本領域技術(shù)人員可以從上述和下述說明領悟到，除了另行指出，否則除了屬于一種類型的主題的特征之間的任意組合之外，屬于不同主題的特征之間的任意組合，尤其是設備權(quán)利要求的特征和方法權(quán)利要求的特征之間的任意組合也應當視為在本申請中得到了公開。


將參考下述附圖描述本發(fā)明的示范性實施例。圖I示意性地示出了 X射線傳感器的像素陣列的一部分，其中，第一像素電路與X射線傳感器的處理電路連接，用于至少采集第一像素電路的第一像素信息和第二像素電路的第二像素信息；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示范性實施例的圖I的更多細節(jié)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示范性實施例的圖I的更多細節(jié)；圖4示出了包括第一傳遞函數(shù)和第二傳遞函數(shù)的X射線探測器的電路的示范性實施例；圖5示出了說明根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的方法的另一示范性實施例的圖表。
具體實施例方式所述附圖中的圖示是示意性的。在下面對圖I到圖5的說明中，可以將相同的附圖標記用于相同或?qū)脑?。圖I示出了 X射線探測器的部分。這一 X射線探測器可以是直接轉(zhuǎn)換型，也可以是間接轉(zhuǎn)換型。在圖I中，所述X射線探測器可以是間接轉(zhuǎn)換型。就這一間接轉(zhuǎn)換類型而言，首先在膠粘至傳感器的閃爍體層(未示出)內(nèi)將X射線量子轉(zhuǎn)換為光。采用光電二極管101將這一光轉(zhuǎn)換為電荷。也可以將本發(fā)明的原理用于直接轉(zhuǎn)換探測器。圖I示出了(例如)CM0S傳感器的像素陣列的部分。這一 CMOS傳感器可以具有20CmX20Cm的方形面積，其包括上百萬的像素，因而具有上百萬的像素電路100。每一像素或每一像素電路100、200包括一個光電二極管101，所述光電二極管具有陽極和陰極，從而將閃爍體的光轉(zhuǎn)換成電荷。此外，電容器或電容105可以存在于像素電路100內(nèi)，以及所有其他像素電路200內(nèi)。例如，所述電容器或電容可以是永久連接的電容器或光電二極管101的固有電容。例如，可以將電容器105用于直接轉(zhuǎn)換探測器。電容器或電容105可以與光電二極管101并聯(lián)?？梢蕴峁┤鐖DI中的箭頭所示的像素電壓Vikk 106。光電二極管101生成像素電壓V像素106，由這里為NMOS源極跟隨器的第一源極跟隨器107對該電壓緩沖。在圖I中，采樣保持電路103包括電容器102和開關(guān)104。NMOS源極跟隨器107包括柵極、源極和漏極。將NMOS 107的柵極連接連接至光電二極管101的陰極。將NMOS 107的源極連接至電流源122。這一電流源122可以是任選電流源，其可以不存在于各種探測器中。還將NMOS 107的源極連接至采樣保持電路103的開關(guān)104。可以將另一開關(guān)(未示出)并聯(lián)到采樣保持電路103的電容器102上，以替代電流源122?？梢詫MOS 107的漏極連接連接至電壓源(未示出)。分別采用第一源極跟隨器107和第二源極跟隨器108作為像素電路100中的緩沖器。因而，對采樣保持電路103的電容器102的電壓進行緩沖，并將其轉(zhuǎn)移至X射線傳感器的外圍，這里轉(zhuǎn)移至CMOS傳感器的外圍，尤其是與多個像素電路100、200連接的處理電路110。在圖I中，在第一像素電路100中，將PMOS源極跟隨器108的柵極連接連接至采樣保持電路103，尤其是開關(guān)104，同時連接至電容器102的第一連接。將PMOS源極跟隨器108的漏極連接連接至電容器102的第二連接以及光電二極管101的陽極。可以將光電二
極管101的陽極連接至恒定電壓電平，例如，連接至地。在圖I中，第一復位開關(guān)136包括第一連接和第二連接。將所述復位開關(guān)136的第一連接連接到光電二極管101的陰極。此外，將復位開關(guān)136的第一連接連接到第一源極跟隨器107的柵極連接。將復位開關(guān)的第二連接連接至電壓源，例如，恒定電壓源。所述處理電路或外圍電路110包括采集裝置，在圖I中為多路復用開關(guān)111和具有反饋回路113的放大器112。將像素電路100的PMOS源極跟隨器108的源極連接連接至多路復用開關(guān)111的第一輸入109，所述多路復用開關(guān)使多個像素電路100、200與X射線傳感器的外圍電路110的另外部分連接起來。多路復用開關(guān)111除了包括第一輸入連接109外還包括多個輸入連接。將所述多路復用開關(guān)111的多個輸入連接分別連接至一個像素的輸出。因而，多路復用開關(guān)111可以從與所述多路復用開關(guān)111的一個輸入連接的每一像素或每一像素電路100、200采集電子。所述多路復用開關(guān)111可以是電子元件或部件，其可以采集一組像素的信號，可以通過所述多路復用開關(guān)111和緩沖器將所述信號轉(zhuǎn)移至X射線傳感器的電子板。由于所述X射線傳感器可以包括數(shù)百萬像素，因而在像素內(nèi)不太可能存在太多耗散。因此，像素內(nèi)的緩沖器，尤其是第一源極跟隨器107和第二源極跟隨器108可以不是基于反饋的放大器，而是包括MOSFET部件的源極跟隨器。這些源極跟隨器107、108可能具有非線性特征，還可能取決于溫度影響。這種溫度影響可能是由于環(huán)境因素和/或電路的持續(xù)運行時間導致的。在圖I中，將電流源123連接至放大器112的輸入，這里為正的或非反相輸入。此夕卜，將電流源123與多路復用開關(guān)111的輸出連接。提供處理電路110的電流源123，從而使像素電路100內(nèi)的第二源極跟隨器108偏置。在用于采集像素信息的電路110內(nèi)提供所述電流源123。或者，可以提供復位開關(guān)，可以將其連接于放大器112的正輸入和未示出的電壓源之間。在圖2中，示出了具有圖I的電路的更多細節(jié)的本發(fā)明的示范性實施例。如上所述，采用NMOS源極跟隨器107對像素電壓V像素106緩沖。通過采樣保持電路103將信號V
轉(zhuǎn)移至在這種情況下為PMOS晶體管的第二源極跟隨器108。可以通過一些開關(guān)或采集裝置，這里通過多路復用開關(guān)111將信號Vifte切換至放大器112。放大器112的反饋回路113包括多個M0SFET，在圖2中為NMOS部件114和PMOS部件115。NMOS 114和PMOS 115分別包括源極連接、漏極連接和柵極連接。
反饋回路113中的NMOS 114和PMOS 115等同于第一源極跟隨器107和第二源極跟隨器108，即，像素電路100中的晶體管。換言之，NMOS 114可以對應于第一跟隨器107，PMOS 115可以對應于第二跟隨器108，這意味著對應部件的特征可能是相同的或者至少是相似的?？梢酝ㄟ^多路復用開關(guān)111將圖1、2、3的放大器112連接至一行像素中的任何像素。多路復用開關(guān)111連接于PMOS源極跟隨器108和放大器112之間，尤其是PMOS源極跟隨器108的源極連接和放大器112的非反相輸入130之間?？梢岳梅答伝芈坊蚍答侂娐?13實現(xiàn)與像素的緩沖器，即，像素的M0SFET，尤其是像素電路100中的NMOS部件107和PMOS部件108相同或幾乎相同DC傳遞函數(shù)(直流)。與像素電路100的輸出相比，反饋回路113可以在其輸出處提供提高的頻率響應和改善的噪聲性態(tài)?？梢詫⑾蚍糯笃?12添加額外的針對高頻的反饋通道，例如，電容器，從而改善
噪聲特點。可以將這一電容器放置到放大器112的輸出132和放大器112的反相輸入131之間。在圖2中，反饋回路113包括第一源極跟隨器114和第二源極跟隨器115。第一源極跟隨器114與第一電流源117連接，第二源極跟隨器115與第二電流源116連接。因而，通過第一電流源117使第一源極跟隨器114偏置。此外，通過第二電流源116使第二源極跟隨器115偏置?？梢酝ㄟ^電流源，例如，反饋回路113中的電流源116、117使反饋回路113中的作為緩沖器的MOSFET偏置。而且，還可以通過額外的電流源使像素電路100中的作為緩沖器的MOSFET偏置，所述額外電流源可以存在于像素電路內(nèi)，例如，電流源122，所述額外電流源也可以存在于處理器電路內(nèi)，例如，電流源123。處理電路110中的第一緩沖器，包括反饋回路113中的源極跟隨器114，對應于像素電路中的包括第一源極跟隨器107的第三緩沖器。處理電路110中的第二緩沖器，包括源極跟隨器115，對應于像素電路100的第二源極跟隨器108或像素電路100中連接至放大器112的正輸入130的第二緩沖器。反饋回路113中的第一源極跟隨器114是NMOS源極跟隨器，反饋回路113中的第二源極跟隨器115是PMOS源極跟隨器。NMOS源極跟隨器114和PMOS源極跟隨器115分別包括柵極連接、源極連接和漏極連接。使PMOS 115的柵極連接與NMOS 114的源極連接連接。還使PM0S115的柵極連接與第一電流源117連接。使PMOS 115的源極連接與第二電流源116和反饋回路的輸出134連接，所述輸出134與放大器112的負的或反相輸入131連接。使NMOS 114的漏極連接與第二電流源116連接。還使NMOS 114的漏極連接與未示出的恒定電壓電平連接。通過第二電流源116使PMOS 115偏置。可以使PMOS 115的漏極連接與恒定電壓電平，例如地連接。圖2示出了用于提供或生成像素電壓的副本的X射線傳感器的處理電路。根據(jù)另一示范性實施例，還可能提供或生成像素電荷的副本，如根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的圖3所示。圖3示出了與圖2所示類似的電路,其中的反饋回路113與圖2的反饋回路113相比包括額外的部件。在圖3中給出了反饋回路113的另外的部分。第二光電二極管118包括陽極和陰極。第一光電二極管101提供的像素電荷可以在反饋回路113內(nèi)受到補償。第二二極管118也可以是光電二極管，其可以等同于或者基本等同于第一光電二極管101?？梢哉诒喂怆姸O管118，使之無法采集光。二極管118可以具有與像素電路100的光電二極管101相同的電容。在圖3中，第二光電二極管118的陰極與第一源極跟隨器114的柵極連接。第二光電二極管118的陽極與第二源極跟隨器115的漏極連接，所述漏極是PMOS 115的漏極連接。此外，將第二光電二極管118的陽極連接至電容器120的連接，或者連接至恒定電壓電平，例如地。在圖3中，將第二二極管118的陽極連接至第一電流源117以及諸如地的恒定電壓電平。通過開關(guān)135將第二二極管118的陰極連接至參考電流源121、NMOS 114的柵極連接以及電容器120，所述電容器120可以在電容器105存在的情況下存在。在圖3中，第一復位開關(guān)136包括第一連接和第二連接，在圖I和圖2中也示出了
這一點。將所述第一復位開關(guān)136的第一連接連接至光電二極管101的陰極。此外，將所述復位開關(guān)136的第一連接連接至所述第一源極跟隨器107的柵極連接。將所述復位開關(guān)136的第二連接連接至電壓源，例如，恒定電壓源。此外，在圖3中，第二復位開關(guān)137包括第一連接和第二連接。將第二復位開關(guān)137的第一連接連接至第二二極管118的陰極。此夕卜，將第二復位開關(guān)137的第一連接連接至源極跟隨器114的柵極連接。此外，將所述復位開關(guān)的第一連接連接至放大器112的反饋回路113中的開關(guān)135。將第二復位開關(guān)137的第二連接連接至電壓源，例如，恒定電壓源。將反饋回路113的輸入133連接至開關(guān)135，該輸入133可以影響開關(guān)135的位置。當開關(guān)135處于接通位置時，開關(guān)135將參考電流源121連接至包括NMOS 114、PMOS115、第二電流源116、第一電流源117、第二二極管118和電容器120的反饋回路的電路。當開關(guān)135處于斷開位置時,反饋回路113被斷開,反饋回路113的輸入133和輸出134也被斷開連接。在圖3中，通過參考電流源121提供的參考電流可以測量電荷的量。將處理電路110的計時器124連接至放大器112的輸出132。與測量像素電壓相比，測量像素電荷可能需要更多的時間。因而，計時器124可以提供放大器112的負輸入用了多長時間接收到與放大器112的正輸入相同的信號。因而，計時器124在這時是工作的，其可以一直計時直到第二輸入131處的輸入信號等同于或基本等同于放大器112的第一輸入130處的輸入信號為止。將參考電流源121提供的參考電流的值乘以計時器124的工作時間，可以提供像素電荷的值，即像素電荷的副本。換言之，當開關(guān)135處于導通位置時，那么計時器124可以計時，直到第二二極管118兩端的電壓與第一光電二極管101兩端的電壓相同。這一時間可以表示像素電路100的電荷。計時器124允許從處理電路110內(nèi)或者像素電路100的副本內(nèi)達到與來自像素的電壓相同的電壓所用的時間獲得像素光電二極管101上的電荷的測量值。換言之，電流源121向受到遮蔽的光電二極管118提供了已知電流。使這一電流與計時器124的工作時間相乘給出了光電二極管118上的電荷的直接測量值，進而給出了像素光電二極管101上的電荷的直接測量值。計時器124可以提供數(shù)字信息，因此計時器124可以在處理電路中起到模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A-D轉(zhuǎn)換器)的作用。圖4示出了包括第一傳遞函數(shù)125和第二傳遞函數(shù)126的X射線探測器的電路的示范性實施例。圖4示意性地示出了可以怎樣通過在傳感器的外圍應用反向的非線性而對像素中的非線性做出補償。像素或像素電路100、200中的緩沖器分別提供了非線性溫度相關(guān)傳遞函數(shù)Vfia= F(Vf^ss) 126。向傳感器外圍中的放大器112的反饋回路113應用相同的傳遞函數(shù)放大器112可以通過一種方式控制其輸出133，從而使負輸入131具有與正輸入130相同的電壓，所述正輸入130是經(jīng)緩沖的像素值的輸出。這意味著兩非線性電路的輸出電壓相同。只要所述電路給出相同的傳遞函數(shù)，那么所述輸入電壓就可以等同或基本等同。這意味著可以在傳感器的外圍實現(xiàn)像素電壓的副本。在可以利用像素電荷的情況下，可以按照與圖4所示類似的方式在傳感器的外圍提供像素電荷的副本。因而，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以通過在X射線傳感器的外圍應用反向的非線性而對X射線傳感器的像素中的非線性提供補償。可以通過在處于X射線傳感器的外圍的放大器112的反饋回路113中應用與所述像素相同的非線性而實現(xiàn)這一目的。放大器112可以控制其輸出，從而使負輸入具有與正輸入相同的電壓，所述正輸入是經(jīng)緩沖的像素值
的輸出。這意味著兩非線性電路的輸出電壓相同或幾乎相同。圖5示出了用于提供X射線傳感器的多個像素的像素信息的方法的示意圖。在第一個步驟S901中可以對第一像素信息緩沖。在第二個步驟S902中可以對第二像素信息緩沖。也可以按照相反的順序或者同時執(zhí)行步驟S901和S902。在下一步驟S903中可以執(zhí)行第一像素信息的采集。此外，可以在步驟S904中提供對第二像素信息的采集?？梢园凑障喾吹捻樞蚧蛘咄瑫r執(zhí)行步驟S903和步驟S904。此外，在步驟S905中，可以提供第一傳遞函數(shù)125，所述第一傳遞函數(shù)125可以基本等同于第二傳遞函數(shù)126。本發(fā)明可以適用于各種傳感器，尤其是圖像傳感器，例如，可以用在X射線裝置或X射線探測器中的，尤其是用在CMOS X射線探測器中的CMOS圖像傳感器。本發(fā)明可以用于一維傳感器陣列或成行的傳感器、二維傳感器或陣列以及三維傳感器或陣列，尤其是用于圖像傳感器。應當注意，本申請中所有與像素相關(guān)的表達對體素均有效。可以相對于二維陣列采用“像素”一詞，可以相對于三維陣列采用“體素”一詞。因而,上述像素電路100、200也可以是體素電路。本發(fā)明不限于所公開的實施例，并且為所討論的實施例中包含的特征給出了盡可能多的備選方案的例子。此外，應當指出“包括”不排除其他元件或步驟，單數(shù)冠詞不排除復數(shù)。此外，可以對單獨的從屬權(quán)利要求中列舉的特征進行有利地組合。此外，應當指出可以將參考上述示范性實施例之一描述的特征或步驟與上文描述的其他示范性實施例的其他特征或步驟結(jié)合使用。不應將權(quán)利要求中的附圖標記解釋為限制。
權(quán)利要求
1.一種用于X射線傳感器的以供至少采集第一像素電路(100)的第一像素信息和第二像素電路(200)的第二像素信息的電路，處理電路(110)包括 放大器(112), 反饋回路(113)， 第一采集裝置(111)， 其中，所述放大器(112)包括第一放大器輸入(130)、第二放大器輸入(131)和放大器輸出(132)， 其中，所述反饋回路(113)包括反饋回路輸入(133)和反饋回路輸出(134)， 其中，所述第一放大器輸入(130)與所述第一采集裝置(111)連接， 其中，所述第二放大器輸入(131)與所述反饋回路輸出(134)連接； 其中，所述第一采集裝置(111)適于與所述X射線傳感器的所述第一像素電路(100)連接， 其中，所述第一采集裝置(111)適于與所述X射線傳感器的所述第二像素電路(200)連接， 其中，所述反饋回路輸入(133)與所述放大器(112)的輸出連接， 其中，所述反饋回路(113)包括第一傳遞函數(shù)(125)，所述第一傳遞函數(shù)基本等同于所述X射線傳感器的第二傳遞函數(shù)(126)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的處理電路，其中，所述像素信息是像素電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的處理電路，其中，所述像素信息是像素電荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求I到3中的任一項所述的處理電路，其中，所述第一傳遞函數(shù)(125)是非線性傳遞函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I到4中的任一項所述的處理電路，其中，所述第一傳遞函數(shù)(125)是電壓相關(guān)傳遞函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I到5中的任一項所述的處理電路，其中，所述第一傳遞函數(shù)(125)是溫度相關(guān)傳遞函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I到6中的任一項所述的處理電路，其中，所述反饋回路(113)包括第一緩沖器(114)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I到7中的任一項所述的處理電路，其中，所述反饋回路(113)包括第二緩沖器(115)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I到8中的任一項所述的處理電路，其中，所述反饋回路(113)包括至少一個電流源(116，117，121)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I到9中的任一項所述的處理電路，其中，所述反饋回路(113)包括電容器(120)。
11.根據(jù)權(quán)利要求I到10中的任一項所述的處理電路，其中，所述反饋回路(113)包括二極管(118)。
12.根據(jù)權(quán)利要求I到11中的任一項所述的處理電路，其中，所述放大器(112)的輸出適于與計時器(124)連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求I到12中的任一項所述的處理電路，其中，所述放大器(112)的輸出適于與第二采集裝置連接。
14.一種X射線探測器，包括X射線傳感器，其中，所述X射線傳感器包括第二傳遞函數(shù)(126)，第一像素電路(100)，以及第二像素電路(200)，其中，所述X射線傳感器包括根據(jù)權(quán)利要求I到13中的任一項所述的處理電路(110)。
15.一種用于提供X射線傳感器的多個像素的像素信息的方法，包括對第一像素信息進行緩沖，對第二像素信息進行緩沖，采集第一像素信息，米集第二像素彳目息，提供第一傳遞函數(shù)(125)，其基本等同于第二傳遞函數(shù)(126)。
全文摘要
提供了一種用于X射線傳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處理電路。所述處理電路包括放大器(112)、反饋回路(113)和第一采集裝置(111)。通過在X射線傳感器的外圍應用反向的非線性(125)為像素或像素電路(100，200)中的非線性提供了補償。處理電路(110)可以提供像素電壓和/或像素電荷的副本。就像素電荷而言，可以補償像素電容的非線性特征。
文檔編號H04N5/378GK102804753SQ201080027725
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月22日
發(fā)明者R·范德瓦爾, L·阿爾溫, W·呂騰 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司