NL8503243A

NL8503243A - Beeldopneeminrichting voor digitale radiografie.

Info

Publication number: NL8503243A
Application number: NL8503243A
Authority: NL
Original assignee: Optische Ind De Oude Delft Nv
Priority date: 1985-11-25
Filing date: 1985-11-25
Publication date: 1987-06-16
Also published as: JPS62142536A; EP0227133A1; IL80757A0; KR870005545A

Description

VO 7510

Beeldopneeminrichting voor digitale radiografie.

De uitvinding heeft betrekking op een beeldopneeminrichting voor digitale radiografie omvattende een matrix met rijen en kolommen beeldopneemelementen; en middelen voor het toevoeren van kloksignalen aan de matrix voor het in 5 de time-delay-and-integration modus verplaatsen van beeldinformatie in kolomrichting.

Bij digitale radiografie wordt een bundel röntgenstraling via een te onderzoeken lichaam gericht naar een beeldopneeminrichting bestaande uit een groot aantal beeldopneemelementen.

10 Ieder beeldopneemelement ontvangt daarbij, al dan niet na verdere bewerking, de straling die door een corresponderend deel van het te onderzoeken lichaam is doorgelaten. Als nadere bewerking kan de straling b.v., voordat deze wordt opgevangen door de beeldopneeminrichting, in een röntgendetec-15 tor omgezet zijn in zichtbaar licht. Omdat bij een beeldopneeminrichting met een zeer groot aantal beeldopneemelementen met b.v. afmetingen van 0,1 x 0,1 mm de belichtingstijd voor ieder beeldopneemelement bij de gebruikelijke aftastsnel-heden van een te onderzoeken lichaam uitermate kort is, 20 is de signaal-ruisverhouding van het verkregen beeld zeer slecht of moet voor een betere signaalruisverhouding het exposie-tempo tot ongewenst hoge niveaus worden opgevoerd.

Om bij een relatief lage dosis straling toch een acceptabele signaal-ruisverhouding te krijgen is het bekend om gebruik 25 te maken van 'een beeldopneeminrichting omvattende een matrix met rijen en kolommen beeldopneemelementen, waarbij de lading die gedurende een bepaalde periode ontstaat in een bepaald beeldopneemelement tengevolge van de door dat element gedurende die periode ontvangen straling, gedurende een leesperiode 30 wordt overgebracht naar een aangrenzend bijbehorend verticaal schuifregister. Dit geschiedt gedurende de leesperiode voor alle beeldopneemelementen in iedere rij. Tevens wordt tussen ' 7 » -2- de opeenvolgende perioden een relatieve beweging tussen het lichaam en beeldopneeminrichting tot stand gebracht zodat gedurende de volgende periode hetzelfde deel van het te onderzoeken lichaam wordt afgebeeld op de volgende rij 5 beeldopneemelementen. Op deze wijze wordt gedurende opeenvolgende perioden door opeenvolgende beeldopneemelementen in een kolom in het bijbehorende schuifregister een lading geaccumuleerd die de som is van de lading die door een specifiek deel van het te onderzoeken lichaam gedurende de opeen-10 volgende perioden wordt doorgelaten.

Deze wijze van aftasten wordt TDI (time delay and integration) genoemd en blijkt bijzonder goed toepasbaar te zijn bij het onderzoeken van lichamen met behulp van röntgenstraling, waarbij een bruikbaar beeld kan worden gevormd 15 ondanks het feit dat ieder beeldopneemelement op zich slechts een zeer geringe hoeveelheid lading in reactie op de ontvangen straling opwekt. Voor een uitgebreide bespreking van het TDI-principe wordt verwezen naar het Amerikaanse octrooi-schrift 4.383.327.

20 Bij het toepassen van het TDI-principe bij röntgenonder zoek is de hoeveelheid straling die elk beeldopneemelement ontvangt in het algemeen zeer gering maar, gezien de grote dynamiek van het waar te nemen beeld, b.v. de menselijke thorax, bestaat het risico dat in bepaalde beeldopneemelemen-25 ten een zo grote lading wordt gevormd dat deze lading de neiging heeft naar aangrenzende beeldopneemelementen te vloeien, hetgeen resulteert in een plaatselijke overbelichting en in een overbelichte vlek in het uiteindelijke beeld. Dit risico bestaat ook aan de zijkanten van de beeldopneeminrich-30 ting, waar de röntgenstralingsbundel langs het te onderzoeken lichaam kan passeren en zodoende de beeldopneeminrichting rechtstreeks kan treffen. Dit verschijnsel wordt blooming genoemd en treedt b.v. ook op bij televisiebeeldopneeminrich-tingen.

35 De uitvinding beoogt te voorzien in een oplossing voor dit probleem en voorziet daartoe in een beeldopneeminrichting

-»* y-k ' J

'-M -v - ' κ· mk -3- van voornoemde soort waarbij in de nabijheid van iedere kolom beeldopneemelementen een kanaal aanwezig is dat een overmaat lading vanuit de beeldopneemelementen kan opnemen en afvoeren.

5 De uitvinding zal in het hierna volgende aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening; hierin toont: fig. 1 een schematisch bovenaanzicht van een beeldopneem-inrichting voorzien van een anti-bloomingkanaal volgens 10de uitvinding; fig. 2 een dwarsdoorsnede langs de lijn II-II in fig. 1; fig. 3a het oppervlaktepotentiaalprofiel langs de configuratie van fig. 2 tijdens een periode dat geen uitlezing plaatsvindt; en 15 fig* 3b het oppervlaktepotentiaalprofiel langs de configuratie van fig. 2 tijdens een periode dat wel wordt uitgelezen.

fig. 4 een schematisch bovenaanzicht van een ander type beeldopneeminrichting voorzien van een anti-blooming 20 kanaal volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont schematisch de opbouw van een beeldopneeminrichting die is ingericht om volgens het TDI-principe te werken. De inrichting omvat m-rijen, resp. 2a-2m van beeldopneemelementen en n-kolommen resp. la-ln van beeldopneemelemen-25 ten. De beeldopneeminrichting bestaat derhalve uit m x n beeldopneemelementen. Elk van de n-beeldopneemelementen van een bepaalde kolom kan onder besturing van een uitleespoort-elektrode gekoppeld worden met een bij die kolom behorend verticaal CCD-schuifregister, resp. 3a-3n. Via een bus 4 30 worden aan deze schuifregisters 3a-3n en aan de uitleespoort-elektroden op op zich bekende wijze kloksignalen toegevoerd.

Bij de m-de rij zijn de schuifregisters van elke kolom verbonden met een horizontaal schuifregister 5, dat via een bus 6 eveneens kloksignalen kan ontvangen. Het uitgangssignaal 35 van het horizontale schuifregister 5 kan worden afgenomen aan een uitgangsklem 7, welk signaal vervolgens verder verwerkt -4- kan worden. Door de wijze waarop de lading uit de afzonderlijke beeldopneemelementen, welke lading correspondeert met een gedurende een bepaalde periode ontvangen straling, wordt overgebracht naar de aangrenzende verticale schuifregisters 5 en vandaar onder gebruikmaking van het TDI-principe naar het horizontale schuifregister wordt verplaatst, wordt verwezen naar het Amerikaanse octrooischrift 4.383.327.

Volgens de uitvinding is naast elke kolom la-ln van beeldopneemelementen steeds voorzien in een bijbehorend 10 anti-bloomingkanaal, resp. 8a-8n, waarbij tussen ieder beeldop-neemelement en het kanaal voorzien is in een poortelektrode, waarvan er in fig. 2 één met verwijzingscijfer 9 is aangegeven. Fig. 2 toont verder een beeldopneemelement 10 uit de in fig. 1 getoonde matrix, alsmede een uitleespoortelektrode 15 11 en een poortelektrode 12 voor het verticale CCD-schuifre-gister 3a.

Alhoewel het anti-bloomingkanaal 8 in fig. 2 getoond is naast de kolom beeldopneemelementen is het ook mogelijk om dit kanaal b.v. onder de kolom beeldopneemelementen aan 20 te brengen. Dit vraagt weliswaar extra processtappen tijdens het vervaardigen van de beeldopneeminrichting, maar kan voordelen hebben in verband met de grotere dichtheid van beeldopneemelementen die dan mogelijk is, omdat aan het oppervlak dan geen plaats behoeft te worden vrijgemaakt 25 voor de anti-bloomingkanalen.

Fig. 3 toont de oppervlaktepotentiaal tijdens het belichten van het beeldopneemelement 10, waarbij daarin een lading Qs wordt gevormd onder invloed van de invallende straling hv. Aan de poortelektrode 9 is een potentiaal Vbioom 30 aangelegd en aan de uitleespoort-elektrode 11 via bus 4 een klokpuls met een potentiaal V]_. Tijdens de vorming van een lading geldt fV\f Wbloom/ * Indien de hoeveelheid lading die in opneemelement 10 onder invloed van de invallende straling wordt gevormd steeds toeneemt, zal op een gegeven 35 moment de lading uit de tussen Vbioom en V]_ gevormde poten-tiaalpunt weg kunnen vloeien. Door de keuze voor de waarden -5- ^ ..... Λ»· van V]_ en Vbi00m zal de lading dan via de lagere potentiaaltop Veloom afvloeien naar het antibloomingkanaal 8, welk kanaal elektrisch goed geleidend is, zodat ook grotere hoeveelheden lading probleemloos kunnen worden afgevoerd. Hierdoor wordt 5 op zeer betrouwbare wijze verzekerd dat een overmaat van lading in beeldopneemelement 10, of in ieder ander beeldopneem-element in de matrix, gedurende een periode waarin de vorming van lading in het element optreedt, altijd af zal vloeien naar het anti-bloomingkanaal 8 en niet naar aangrenzende 10 beeldelementen, zodat het risico van blooming is ondervangen.

Fig. 3b toont hoe gedurende een uitleesperiode de potentiaaltop van uitleeselektrode 9 wordt gewijzigd in V£ met /V2/^/V]_/, waardoor de lading vanuit beeldopneemelement 10 naar het CCD-schuifregister 3a kan vloeien en vandaar 15 onder gebruikmaking van het TDI-principe kan worden verplaatst naar een positie naar het volgende beeldopneemelement in de kolom om gedurende een volgende uitleesperiode gesommeerd te worden met de gedurende de daarop volgende periode in dat volgende beeldopneemelement gevormde lading, die, zoals 20 bovenstaand is uiteengezet, afkomstig is van hetzelfde gedeelte van het te doorstralen lichaam.

fig. 4 toont een matrix van CCD beeldopneemelementen waarbij de functie van het converteren van licht in lading en de functie van het transporteren van de gevormde lading 25 op op zich bekende wijze zijn samengevoegd. In deze figuur zijn onderdelen die gelijk zijn aan die van de uitvoeringsvorm volgens Fig. 1 weergegeven met gelijke verwijzingscijfers. Weergegeven is een op zich bekend 4 fasen CCD met CCD kolommen 21a, 21b...21n, waarbij iedere kolom m beeldopneemelementen 30 bevat, die in de matrix rijen 22a, 22b...22m vormen. Per CCD beeldopneemelement zijn vier niet getoonde elektroden aanwezig ten behoeve van het transport in verticale richting, van de onder invloed van opvallend licht gevormde lading.

Om en om zijn tussen de kolommen CCD beeldopneemelement 35 anti-bloomkanalen 8a, 8b...8k met bijbehorende aansluitingen aangebracht en verbindingen voor het toevoeren van de klokpul-sen aan de elektroden, welke verbindingen verder niet getoond zijn. De aansluitingen voor de anti- blooming kanalen zijn -6-

-·' *C

op een zodanige potentiaal gebracht dat, indien er zoveel lading in een CCD beeldopneemelement aanwezig is dat er gevaar voor blooming optreedt, de overmaat aan lading in het anti-blooming kanaal kan terechtkomen en vandaar kan worden afgevoerd.

Claims

1. Beeldopneeminrichting voor digitale radiografie omvattende een matrix met rijen en kolom beeldopneemelementen en middelen voor het toevoeren van kloksignalen aan de matrix voor het in de time-delay-and-integration modus verplaatsen van beeldin-5 formatie in kolomrichting, met het kenmerk, dat in de nabijheid van iedere kolom beeldopneemelementen een kanaal aanwezig is dat een overmaat lading vanuit de beeldopneemelementen kan opnemen en afvoeren.

2. Beeldopneeminrichting volgens conclusie 1, met het 10 kenmerk, dat ieder kanaal gelegen is naast de bijbehorende kolom beeldopneemelementen.