Brevet FR2736494A1 — publié le 19970110

Détecteur d'images Dans des systèmes de production d'images de rayons X, on exige en pratique des résolutions locales adaptées à chaque définition de tâche. II suffit ainsi pour une prise de vue d'ensemble d'une petite résolution, dans les prises de vue de détail, on a souvent besoin d'une grande résolution. II est connu pour la production de prises de vues individuelles d'utiliser des pellicules, des combinaisons de pellicule et de feuilles ou des feuilles d'image mémoire de résolution différente. Pour l'exposition, on a un intensificateur d'images de rayons X comportant un agrandissement réglable ayant une résolution qui s'en déduit. L'invention vise un détecteur d'images, notamment pour l'utilisation en technique des rayons X, par lequel il est possible de produire de manière particulièrement simple des images ayant une grande et une petite résolution locale. On y parvient suivant l'invention par le fait que le détecteur d'images comporte une matrice d'éléments de détecteur qui peuvent être interrogés par des conducteurs en lignes et en colonnes, plusieurs pixels, qui peuvent être interrogés en commun ou séparément par des impulsions de tension de niveau ou de polarité différents, pouvant être déterminés par l'intermédiaire de conducteurs en lignes et en colonnes. Dans le détecteur d'images suivant l'invention, on peut produire rapidement des images ayant une petite résolution locale et lentement des images ayant une grande résolution locale. Dans l'invention, on part d'une matrice fine pour la plus haute résolution souhaitée au moins sur une surface partielle, et la lecture peut être organisée de manière que plusieurs pixels puissent être lus en étant superposés ou séparés. Le détecteur d'images est avantageusement constitué d'une matrice de détecteurs en a-Si: H. De préférence, dans le détecteur d'images, quatre pixels peuvent être interrogés en commun ou séparément. De préférence, dans le détecteur d'images, on utilise pour la différenciation des éléments d'interruption à courbe caractéristique non linéaire. L'invention est explicitée plus en détail dans ce qui suit à l'aide du dessin. Au dessin: la figure 1 représente la position des pixels et la disposition des conducteurs dans un détecteur d'images suivant l'invention, la figure 2 est le schéma des connexions pour un point image comportant quatre pixels partiels, dans le détecteur d'images de la figure 1, la figure 3 est un diagramme des impulsions pour l'explicitation des figures 1 et 2, la figure 4 est le schéma des connexions pour un point image comportant quatre pixels partiels, en mode de réalisation bipolaire, la figure 5 est un diagramme des impulsions pour la commande bipolaire dans la figure 4, et la figure 6 représente un détecteur d'images ayant une augmentation de résolution dans le rapport 4: 3. II est représenté à la figure 1 un détecteur d'images comportant une matrice d'éléments de détecteur qui peuvent être interrogés par des conducteurs en lignes et en colonnes. Les conducteurs en lignes y sont désignés par y, y + 1 etc et les conducteurs en colonnes par x, x + 1 etc. Le détecteur d'images est avantageusement constitué d'une matrice de détecteurs en a-Si: H. Suivant la figure 1, un point de la matrice est défini d'abord en choisissant la ligne y et la colonne x. Les quatre pixels les plus proches sont ainsi déterminés. Afin d'obtenir la résolution qui est liée à la plus petite dimension de pixel, il faut que les quatre pixels regroupés en ce point soient interrogés séparément. La différence entre ces quatre pixels se fait par des conducteurs vpl, vil', vil", vil"' qui sont communs à tous les groupes de quatre pixels qui se produisent, si bien que l'on n'a besoin que de quatre conducteurs supplémentaires vers l'extérieur. L'électronique 5, 6 extérieure est conçue pour une résolution basse (matrice plus petite), c'est-à-dire qu'il ne lui est raccordé que les lignes et les colonnes. Chacun des quatre pixels est constitué des photodiodes D, D', D", D"' et des diodes DR, DR', DR", DR"' de commutation. De plus, les pixels comportent chacun une diode Ds, Dus', Ds", Ds"' de commutation qui sont raccordées à l'un des quatre conducteurs supplémentaires. Le schéma des connexions est représenté à plus grande échelle à la figure 2. II est symbolisé dans le schéma des connexions de la figure 2 les différentes tensions auxquelles on fait fonctionner les quatre pixels afin de permettre une lecture séparée après exposition simultanée commune. La figure 3 représente le déroulement dans le temps, c'est-à-dire le plan des impulsions pour les quatre conducteurs supplémentaires et, à titre représentatif de toutes les lignes, la commande sur la ligne y et sur la ligne y + 1. Tous les quatre pixels sont mis en même temps à des valeurs de tension différentes par VP1, VP1', VP1", VP1"'. Ensuite vient la fenêtre de rayons X commune à tous les pixels du détecteur. Puis vient la lecture de tous les pixels par des diodes D en donnant VP2 > VP1 de manière séquentielle sur toutes les lignes. Comme d'autres diodes (D', D", D"') ont été mises à une tension supérieure à celle de VP2, elles restent hors circuit, c'est-à-dire exclues de l'opération de lecture. II faut à cet effet que les étages de tension soient suffisamment hauts. Après la lecture de la dernière ligne, tous les pixels lus sont élevés à la tension VR par l'intermédiaire de conducteurs vpl.Comme VR est la plus haute tension qui s'établit, les pixels ainsi chargés ne sont plus atteints par des impulsions de lecture suivantes plus petites. Ensuite vient la lecture des pixels restants suivant le même modèle. A la fin de toute l'opération, ou avant le début du prochain cycle, s'écoule la durée de remise à zéro de la charge par une impulsion lumineuse. La dernière impulsion VR"' n'est pas nécessaire, mais elle est utilisée pour des raisons de symétrie. Comme toute l'information est lue par l'intermédiaire de l'étranglement constitué par les conducteurs en colonnes, la durée de lecture est quatre plus longue que dans un panneau conçu de manière usuelle. Cette durée de lecture prolongée signifie cependant une économie de matériel. Mais, comme l'impulsion de rayons X est efficace en même temps pour tout le détecteur, on n'a pas à craindre d'artefacts de mouvement. Une accélération est obtenue en zoom s'il n'est sollicité qu'une partie de toutes les lignes. Le fonctionnement en résolution basse peut s'effectuer sans changement, comme cela s'effectuait jusqu'ici, les tensions VP1, VP1', VP1", VP1"' se trouvant à 0 V et les diodes Ds, DS', Ds", Ds"' restant ainsi inefficaces. On fait fonctionner alors parallèlement les quatre pixels d'un groupe de quatre. Bien entendu, la séparation de fonction des diodes Ds, DR peut être utilisée comme pour la haute résolution: les pixels sont mis aux mêmes tensions VP1 = VP1' = VP1" = VP1"' par l'intermédiaire des conducteurs vpl, vpl', vpl", vp"' et des diodes Ds, Dus', Dus", Ds"', et lus par l'intermédiaire de DR, DR', DR", DR"' à VP2. Quand le domaine dynamique donné par VP1 est épuisé par l'exposition, la tension de charge des photodiodes se modifie, en fonction de l'exposition au maximum de VP1. Comme ce domaine de commande doit être de même niveau pour tous les pixels, les étages VP de la figure 2 doivent être de même grandeur. La tension de blocage de la technologie doit donc atteindre quatre fois les valeurs de la lecture individuelle. Si cela pose problème, I'exigence peut être limitée aux diodes DR, DR', DR", DR"' de commutation et réduite à un doublement pour le reste du circuit si on utilise une commande bipolaire. La figure 4 représente le schéma des connexions comportant les impulsions associées de la figure 5. Le principe est inchangé.Les tensions sont VP1 = VP1' et VP1" = -VP1"' ainsi que VP2 = -VP2" et VP2' = -VP2"' et VR = VR' = VR"'. L'électronique extérieure doit être commutée sur le fonctionnement bipolaire. On peut songer à une étape intermédiaire qui ne nécessite qu'une rigidité diélectrique doublée ou qu'une technique bipolaire et dans laquelle, au moyen de la valeur de tension de VP1..., il n'est fait la différence par exemple qu'entre les paires de pixels droite/gauche d'un groupe de quatre. Mais cela signifie aussi un nombre total de lignes vers l'extérieur en direction de l'électronique et seulement la division par deux du nombre de colonnes. II est indiqué à la figure 6 que l'on peut aussi obtenir un autre facteur de l'augmentation de résolution Dans l'exemple, des réseaux de 200 pm et 150 pm sont superposés. Les points repèrent les intersections de la commande sur les lignes et les colonnes. Les conducteurs associés ne sont pas portés par souci de clarté. De même, les conducteurs vpl, vpl', vil", vpl"' sont omis. En fonctionnement avec des pixels de 200 pm, les pixels d, d', d", d"' et D, D', D", D"' sont commandés en parallèle. Des images à échantillonnage de 150 pm sont lues en mode de haute résolution comme cela est décrit plus haut, les pixels les plus petits s'assemblant différemment. Par exemple, on obtient le pixel en haut à gauche de la ligne y et de la colonne x par la somme des données d"' et D. Pour le pixel en haut à droite, la valeur D"' suffit. Pour le pixel en bas à gauche, il faut additionner quatre valeurs d', D", "', A qui proviennent deux à deux de différentes lignes. Ce genre de tri est effectué par le programme du calculateur. Par souci d'être complet, on notera que le principe sus-cité de la différenciation des pixels sur la base de valeurs différentes de la tension pour des courbes caractéristiques non linéaires (interrupteurs) peut être utilisé aussi pour des détecteurs qui sont reliés à des TFT (transistors à effet de champ). Le comportement d'interruption se trouve dans la courbe caractéristique d'entrée (courant de sortie en fonction de la tension de commande de la grille). Liste des signes de référence 5, 6 électronique extérieure D, D', D", D"' photodiodes DR, DR', DR", DR''' diodes de commutation vpl, vpl', vpl", vpl"' conducteurs x colonne y ligne REVENDICATIONS 1. Détecteur d'images comportant une matrice d'éléments de détecteur qui peuvent être interrogés par des conducteurs en lignes et en colonnes (y, x), plusieurs pixels, qui peuvent être interrogés en commun ou séparément par des impulsions de tension de niveau ou de polarité différents, pouvant être déterminés par l'intermédiaire de conducteurs en lignes et en colonnes (y, x). 2. Détecteur d'images suivant la revendication 1 qui est formé par une matrice de détecteurs en a-Si: H. 3. Détecteur d'images suivant la revendication 1 ou 2, dans lequel quatre pixels peuvent être interrogés en commun ou séparément. 4. Détecteur d'images suivant l'une des revendications 1 à 3, dans lequel des éléments (DR...) d'interruption à courbe caractéristique non-linéaire servent à la différenciation.