(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に逆方向に接続された２つのダイオード（１６，１７）を有する、マトリクス配置された光電セル（１０）と、上記ダイオード（１６，１７）の制御のためのドライバ回路（１１，１２）を有し、上記両ダイオードのうち少なくとも一方はホトダイオード（１６）であり、
上記ダイオード（１６，１７）はドライバ回路（１１，１２）のそれぞれの行ー及び列線路（１３，１４）間に接続されている固体画像変換器において、上記ドライバ回路（１１，１２）は上記ホトダイオード（１６）がクロック制御により電気的にリセットされるように構成されており、当該リセットのため当該ホトダイオード（１６）は短時間導通状態におかれるように構成されていることを特徴とする固体画像変換器。
【請求項２】
上記ホトダイオード（１６）が個別にリセットされるように上記ドライバ回路（１１，１２）は構成されている請求項１記載の変換器。
【請求項３】
上記ホトダイオード（１６）は行ごとにリセットされるように上記ドライバ回路（１１，１２）は構成されている請求項１記載の変換器。
【請求項４】
個々のホトダイオード（１６）は短時間阻止（逆）方向に充電（電荷蓄積）されるように上記ドライバ回路（１１，１２）は構成されている請求項１から３までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項５】
Ｘ線ビームに対して敏感な材料から成るシンチレーション層が当該固体画像変換器上に被着されている請求項１から４までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項６】
当該固体画像変換器の光電セル（１０）の各々が少なくとのも１つの切り換えダイオード（１７）を有しており、上記切り換えダイオード(１７）に逆極性の多重ダイオード（２４）が並列接続されている請求項１から５までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項７】
当該固体画像変換器の光電セル（１０）の各々が少なくとのも１つの切り換えダイオード（１７）を有しており、上記切り換えダイオード(１７）に電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）（２５）が並列接続されている請求項１から５までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項８】
当該固体画像変換器の光電セル（１０）の各々が少なくとのも１つの切り換えダイオード（１７）を有しており、１つのツェナーダイオード（２６）が上記切り換えダイオード（１７）と直列に接続されている請求項１から５までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項９】
上記ダイオード（１６，１７）は１つのリセット線路（２９）に接続されている請求項１から５までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項１０】
上記ダイオード（１６，１７）はそれぞれダイオード（２８）と抵抗（２７）との直列接続体を介して１つのリセット線路（２９）に接続されている請求項１から５までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項１１】
上記固体画像変換器は連続的に露光されるように構成されている請求項１から１０までのうちいずれか１項記載の変換器。
【請求項１２】
上記固体画像変換器はＸ線画像変換器にて使用される請求項１から１１までのうちいずれか１項記載の変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は相互に逆方向に接続された２つのダイオードを有する、マトリクス配置された光電セルと、上記ダイオードの制御のためのドライバ回路を有し、上記両ダイオードのうち少なくとの一方はホトダイオードであり、上記ダイオードはドライバ回路のそれぞれの行ー及び列線路間に接続されている固体画像変換器に関する。その種固体画像変換器は例えばＸ線技術上Ｘ線画像の検出収集のために使用される。
【０００２】
【従来の技術】
その種固体画像変換器は例えばＵＳ−Ａー４，９４８，９６６に記載されており、ここにおいては２つのダイオードが逆極性を以て制御回路の行ー及び列線路間に接続されている。ホトダイオードはそれの固有容量をもって記憶モードで作動され、その結果シーケンシャルに露光後読出され得る。リアルタイム透過動作のためには当該読出が十分迅速に行われ得、順次連続する画像の画像情報が混合しないことが確保されなければならない。
【０００３】
当該理由から２つの読出過程間にリセット（機能）部が用意され、当該のリセットはマトリクスの露光により行われる。それによりホトダイオードは完全に放電され（蓄積電荷放出され）、加速のため低抵抗性（オーム性）状態におかれる。露光は行ごとには行われ得ないので、アレイ全体の同時の共通のリセットが行われる。行ごとのシーケンシャルの読出のため当該の共通のリセット（機能）部と行ごとの読出との間で異なった長さの時間間隔が生じる。
【０００４】
Ｘ線診断装置の場合、Ｘ線画像変換器はシンチレータ層の被着されたホトダイオードマトリクスから構成され得る。上記シンチレータ層によってはＸ線ビームが光に変換される。種々の長さの測定時間の回避のため、アレイのすべてのダイオードの同じ長さの露光を可能にする切換可能なＸ線管による作動を行わせ得る。所属の発生器付の切換可能なＸ線管及びリセット用の光源は著しいコストを要する。
【０００５】
ＤＥ−Ｃ３５４６４８７（ドイツ連邦共和国特許明細書第３５４６４８７号）において記載されている固体画像変換器ではマトリクス状配置の画素はＦＥＴから成り該ＦＥＴは行ーおよび列走査回路により制御される。露光期間中ソースー及びドレイン領域は阻止方向に電圧を付与印可される。読出期間中ソース領域もドレイン領域もアース電位と接続される。
【０００６】
ＤＥーＡー３９５１５４７からはＣＣＤ画像変換器から成る撮像素子のドライブ（駆動）用の装置が公知である。マトリクス状ホトダイオードは露光時間の経過後それの信号電荷を転送ＣＣＤに送出し、その結果引き続いて当該電荷は読出され得る。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の基礎を成す課題とするところは切換可能な露光を行わせずに光電セルの簡単なリセットを可能にする冒頭に述べた形式の固体画像変換器を提供することにある。
【０００８】
【発明の構成】
上記課題は本発明によれば次のようにして解決される、即ち上記ドライバ回路は上記ホトダイオードがクロック制御により電気的にリセットされるように構成されており、当該リセットのため当該ホトダイオードは短時間導通状態にかれるように構成されているのである。それによりホトダイオードは簡単な手法でそれの露光に無関係にリセットされ得ることが達成される。
【０００９】
ホトダイオードが個別に又は行ごとにリセットされるようにドライバ回路は構成されると有利であることが判っている。このことは本発明によれば次のようにして達成し得る、即ち、個々のホトダイオードは短時間阻止方向に充電（電荷蓄積）されるように上記ドライバ回路は構成されているのである。
【００１０】
Ｘ線ビームの電気信号への直接的変換を次のようにして行わせ得る、即ちＸ線ビームに対して敏感な材料から成るシンチレーション層が当該固体画像変換器上に被着されているのである。
【００１１】
固体画像変換器（当該固体画像変換器の光電セルの各々が少なくとも１つの切り換えダイオードを有している）のホトダイオードの簡単な制御を次のようにして行わせ得る、即ち上記切り換えダイオードに逆極性の多重ダイオードが並列接続されており、又は上記切り換えダイオードに電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）が並列接続されており、又は１つのツェナーダイオードが上記切り換えダイオードと直列に接続されており、又は、ダイオードは例えばそれぞれダイオードと抵抗との直列接続体を介して１つのリセット線路に接続されているのである。
【００１２】
更に次のような装置構成も可能である、即ち、上記固体画像変換器は連続的に露光されるように構成されており、そして、上記固体画像変換器はＸ線診断装置にて使用されるのである。
【００１３】
【実施例】
次に図示の実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すＸ線管１を有する公知のＸ線診断装置は高電圧発生器２により作動される。Ｘ線管１はＸ線束３を送出し、このＸ線束は患者４を透過し、患者の透過性に相応してＸ線画像変換器５に当たる。Ｘ線画像変換器５はＸ線画像の再生のためモニタ７に接続されている。制御発生器８には同期化及び制御のためテレビ画像信号回路縦続接続体５〜７の電気的コンポーネントが接続されている。
【００１５】
その種Ｘ線診断装置ではＸ線画像変換器５はホトダイオードマトリクスを有し得、この上にはＸ線を光に変換するシンチレータ層の被着されているホトダイオードマトリクスは水素含有の非晶質シリコン（ａＳｉ：Ｈ）から成り得る。
【００１６】
図２には固体画像変換器５としてのＸ線画像変換器５が示してあり、上記変換器は個々の光電セル１０から成るマトリクスアレイ９を有し、上記セルはｎ行及びｍ列に配置されている。上記セル１０は行線路１３を介して第１ドライバ回路１１と接続され、そして、列線路１４を介して、読出のため第２ドライバ回路１２又は受信器回路と接続されている。第２ドライバ回路１２にはロジック回路１５が接続されている。
【００１７】
個々の光電セル１０はそれぞれホトダイオード１６と切換ダイオード１７とから成り、該切換ダイオード１７のカソードは相互に接続され、それのアノードは行線路１３ないし列線路１４に接続されている。
【００１８】
ドライバ回路１２は各列に対して１つのプリアンプ１８を有し、該プリアンプはそれぞれの列線路１４と接続されている。プリアンプ１８の入力側は抵抗１９及び第１スイッチ２０を介し、そしてスイッチ２１を介してそれに並列的にアースに接続されている。両スイッチ２０，２１は制御線路２２，２３を介してロジック回路１５により制御される。
【００１９】
本発明によればＸ線装置は連続的に作動され、リセット光は省かれる。そのためにマトリクス状アレーの切換ダイオード１７は、逆方向でのそれのブレークダウンツェナー電圧に関して所望の特性を有しなければならない。本発明の基礎を成す技術思想によれば、リセット機能を次のようにしても達成し得る、即ち、ホトダイオードは短時間導通状態にもたらされ、該導通状態から再び阻止方向に充電（電荷蓄積）されるようにするのである。当該の再充電（再電荷蓄積）上の残留差（異）分は露光の先行履歴（前歴）に依存しないで、制御手法（様式）及び当該技術に依存する。上記差異は安定しており、通常用意される補正により、各パイクセルごとに補償され得る。
【００２０】
本発明のリセット方式（手法）によってはマトリクス状アレー９の制御の際可変のパルス列が生ぜしめられる（これについては図３に関連して図２を用いて説明する）。
【００２１】
ホトダイオード１６は次のようにしてパイクセルごと及び行ごとに導通状態にされ得る、即ち切換ダイオード１７が逆方向（反転）導通状態にされるようにするのである。このために切り換えダイオード１７のツェナー電圧ＵZに到達し、なだれ（アバランシュ）効果により電流が設定されねばならない。
【００２２】
従って負の制御パルスＶp３が導入開始され、該制御パルスはスイッチ２０の閉成パルスＳ２と同時に生ぜしめられる。制御パルスＶp３の電圧の大きさはツェナー電圧Ｕzより大である。ホトダイオード１６の閾電圧を考慮しなければ、この電位差は抵抗１９を介して降下し、それにより電流の強さを規定し得る。電圧ＵＲはツェナー電圧Ｕzの分散（ばらつき）に比して大に選定されるべきである。ツェナー電圧Ｕzがわずかな分散を有する場合、上記電圧ＵＲはそれに相応して低く保たれ、その結果クロストークによるノイズ（障害）は低く抑えられる。
【００２３】
負電圧Ｕs（Ｖp３）（これは抵抗における電圧Ｕｒに等しい）は列線路１４を介して制御（ドライブ）されてない行のダイオード１６，１７にも達する。当該行の切換ダイオード１７を確実に阻止方向の状態に保持するために、上記行の遮断された状態に対して、これまでのようにＯＶでなく、負電圧Ｕｏが規定される。当該の遮断された状態に対する当該電圧のトレランス領域Ｕｔは大きさの点でＵRの最大値とＵｚの最小値との間に位置する。それによりＵｚのトレランスへの実際上の要求（値）を導出し得る。
【００２４】
制御パルスＶp３には制御パルスＶｐ１が続いており、このＶp１によってはこれまでのようにスイッチ２１の閉成状態のもとで、一様な電圧レベルへの荷電状態復帰（戻り）が図られる。上記制御パルスＶｐ１の終わりと共に光測定に対する積分フェーズが始まり、これは公知のようにスイッチ２０，２１の開放状態のもとで読出パルスＶp２により終了される。１つの行の制御パルスＶp１〜Ｖp３の集合体（パケット）相互間の距離間隔により今や測定時間（従来のような露光の持続時間でなく）が規定される。
【００２５】
例えば１０００Ｘ１０００の画素からなる１つのマトリクスを４０ｍｓ（２５Ｈｚ）で、すべての行のシーケンシャル制御及びすべての列の並列走査の際読出そうとする場合、読出及びリセットのため、換言すれば制御パルスＶp１〜Ｖp３の上記のパケットに対してＴ＝４０μｓの時間が可用である。すべての行の制御パルスＶp１〜Ｖp３のパケットは図２に示すように時間の最適利用のため相互に密に並置され、詰め合わせ（パック）されて配列される。ずらされた異なる読み出し時点にも拘わらず制御パルスＶp１〜Ｖp３のパケット間に位置する測定時間はすべての行において同じ長さであり、その結果継続（連続）露光−ないし継続（連続）照射動作を行わせ得る。
【００２６】
これまでの手法では照射のため４０ｍｓの１つの個別画像に対する時間のうち単にわずかな割合％（百分率）しか可用でない。Ｘ線管はパルス的に動作し得なければならず、電源装置は同等の線量に対して短時間比較的高い電流を供給し得なければならない。
【００２７】
制御パルスＶp１〜Ｖp３のパケットを変わらない画像繰り返しレートのもとで比較的に短くし得る場合（例えばＴ＝２０μｓ）又は繰り返しレートを比較的長くし得る場合、（従って、パルスパケット間に“空隙”が設けられる場合）、より一層迅速に順次連続して多重に読出され得、積分時間は制御パルスＶp１〜Ｖp３のパケットの時間間隔の減少により短縮され得る。このことは図４及び図５の比較から明らかであり、図４では短いパルスパケット又は小さな画像繰り返しレートを示しており、図５は各画像ごとの２倍の読出の度合いを示し、上記から明らかなように、ほぼ半分にされた測定時間Ｔｚのもとで２つの（２度の）読出が半分にされた感度のもとで行われる。連続的なＸ線ビームを最適利用するため、測定時間Ｔｚ内の２つの（２度の）読出は相互に平均がとられ、その結果ダイナミック特性は維持される。それにより、今日のＸ線画像増幅器−テレビ画像信号−縦続回路の所謂電子的開口絞り動作機能が得られる。
【００２８】
Ｘ線ビームを完全には利用し度くない場合には各２つの行ごとにリセットのためのリセットパルスＶp１，Ｖp２を供給できこのことは２つの隣接行に対する低減された感度を示す図６を用いて説明する。第２のリセットによっては積分時間が短縮され、以て、感度が低減される。そのように制御される行相互間が離れていればいるほど、比較的に短い積分−ないし測定時間Ｔｚの効果が益々強くなる。
【００２９】
感度調整の２つの手法によってはダイナミック特性の狭細化が可能になる。このことによりコスト節減が可能になる。個々の行に対して、異なる感度制御を実施し得る。
【００３０】
アレイのダイオードは比較的大きなパス（拡がり）ー直列抵抗を有するので、ツェナー電流Ｕｚは制限され、その結果場合により、抵抗１９、従ってまたスイッチ２０を省き得、その結果遮断電圧ＵｏはＯＶに低減（リセット）され得る。
【００３１】
図７〜図１０を用いて付加素子を有する本発明の選択的手段を示す。図７に示すように多重ダイオード２４例えば各パイセクルに対して３つの個別ダイオード、又は図８に示すように適当な特性曲線の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）２５を切り換えダイオード１７に並列接続すると、マトリクス状アレイ９に対する複数接続部（接続端子）なしで済ませられ、それにより、ツェナー電圧Ｕｚに対する代替特性量として、より一層良好に規定可能な電圧が得られる。
【００３２】
本発明によればツェナーダイオード２６（図９参照）は切換ダイオード１７と直列に配置され得、その結果ツェナー電圧Ｕｚの一層より少ない分散が達成され得る。ここにおいて、切換電圧１７の阻止（逆方向）電圧はツェナー電圧Ｕｚに比して小さいものであることが想定されている。切換電圧１７によっては小さな遮断容量が図られる。
【００３３】
本発明によれば、図１０に示す、それぞれ抵抗２７とダイオード２８を介してホトダイオード１６及び切り換えダイオード１７の端子に接続されている付加的線路によって、１つの共通の電気的リセットを達成でき（行わせ得）、その結果光電セル１０の露光に必要な照明装置を節減できる。この場合においてパルス化Ｘ線源が必要とされる。
【００３４】
ツェナー電流が１００／ｎ％より大に変動しない場合、そしてδＵｚが、ツェナー電圧の変動の最大値であるとすると、トレランスを求めるのに下記をセッティング（定立）できる、
Ｕｚ−δＵｚ−ｎδＵｚ＞０
Ｕｚ−δＵｚ−ｎδＵｚ＝０の限界的場合に対しては、それにより下記が導出される
δＵｚ／Ｕｚ＝１／（1+ｎ）
ｎ＝２に対して下記の関係が得られる、
δＵｚ／Ｕｚ＝１／３
これは、ｎ＝２の場合には、トレランスが±３３％の最大許容変動に相応することを意味する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ホトダイオードは簡単な手法でそれの露光に無関係にリセットされ得ることが達成されるという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のＸ線画像変換器の概念図である。
【図２】本発明の固体画像変換器の一部の回路接続図である。
【図３】本発明のリセット方法の説明用波形図である。
【図４】短じかいパルスパケット又は小さな画像繰り返しレートを示す波形図である。
【図５】各画像ごとの２倍の読出の状態を示す波形図である。
【図６】２つの隣接行に対する低減された感度の様子を示す制御パルスの波形図である。
【図７】付加阻止を有する本発明の多重ダイオードの選択的実施例の回路接続図である。
【図８】付加阻止としてＦＥＴを有する選択的実施例の回路接続図である。
【図９】付加阻止としてツェナーダイオードを有する選択的実施例の回路接続図である。
【図１０】付加的線路を有する選択的実施例の回路接続図である。
【符号の説明】
１    Ｘ線管
２    高電圧発生器
３    Ｘ線ビーム束
４    患者
５    Ｘ線画像変換器
６    画像増幅器
７    モータ
８    制御発生器
９    マトリクスアレイ
１０  光電セル
１１  ドライバ回路
１２  ドライバ回路
１３  行線路
１４  列線路
１５  ロジック回路
１６  ホトダイオード
１７  切換ダイオード
１８  プリアンプ
１９  抵抗
２０  第１スイッチ
２１  第２スイッチ
２２  制御回路
２３  制御回路
２４  多重ダイオード
２５  電界効果トランジスタ
２６  ツェナーダイオード
２７  抵抗
２８  ダイオード
Ｓ１，Ｓ２  閉成パルス
Ｔｚ  測定時間
Ｕｏ  負電圧
ＵR  抵抗における電圧
Ｕｓ  負電圧
Ｕｔ  トレランス電圧
Ｕｚ  切換ダイオードのツェナー電圧
Ｖｐ１〜Ｖｐ３  制御パルス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003742666.tif 000009
【図９】
0003742666.tif 000010
【図１０】
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