TWI488500B - Ｘ射線主動式畫素感測器讀取電路與讀取方法 - Google Patents

Ｘ射線主動式畫素感測器讀取電路與讀取方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI488500B
TWI488500B TW100148317A TW100148317A TWI488500B TW I488500 B TWI488500 B TW I488500B TW 100148317 A TW100148317 A TW 100148317A TW 100148317 A TW100148317 A TW 100148317A TW I488500 B TWI488500 B TW I488500B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
unit
switch
active pixel
sensing
Prior art date
Application number
TW100148317A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201328348A (zh
Inventor
Wei Yen Lee
cheng wei Sun
Yung Hsiang Chiu
Original Assignee
Ind Tech Res Inst
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ind Tech Res Inst filed Critical Ind Tech Res Inst
Priority to TW100148317A priority Critical patent/TWI488500B/zh
Priority to US13/418,351 priority patent/US8586940B2/en
Publication of TW201328348A publication Critical patent/TW201328348A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI488500B publication Critical patent/TWI488500B/zh

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/30—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming X-rays into image signals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/767—Horizontal readout lines, multiplexers or registers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32—Transforming X-rays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78—Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

X射線主動式畫素感測器讀取電路與讀取方法
本揭露是有關於一種X射線主動式畫素感測器讀取電路。
X射線攝影在生醫上已有泛應用的應用，例如用於取得人體內部硬組織的影像，以達到診斷的功效。隨著影像數位化的趨勢，數位X光影像(Digital Radiography,DR)也是發展趨勢。
現有的數位X光影像，基於對X光的感測機制的不同，其大致上可以分為被動式畫素感測器(passive pixel sensor,PPS)與主動式畫素感測器(Active pixel sensor,APS)的兩種主要架構。對於PPS的架構，其有訊號讀取速度緩慢、雜訊過大以及所需X-ray劑量較高等缺點。對於APS的架構，其由於畫素設計較為複雜有著解析度較低與驅動波形複雜的缺點。
就傳統的X射線主動式畫素架構感測器讀取電路的讀取機制為例，在維持X射線低劑量的條件下，當X射線照射到感測器時，僅會產生一微小電流。此微小電流經由積分器轉換成電壓，而其對應被診斷的組織所生的電壓變化率一般是小於20%。若將此電壓直接接到類比到數位轉換器，則轉換出來的數位訊號有大部分不會變動，導致實際解析度降低。
本揭露提供一種X射線主動式畫素感測器讀取電路，可以有效使用類比到數位轉換器的範圍，提升實際解析度。
本揭露提供一種X射線主動式畫素感測器讀取電路，包括一X射線主動式畫素感測單元、一積分單元、一電壓補償單元、以及一類比到數位轉換器。X射線主動式畫素感測單元，包含一感測器。一X射線主動式畫素感測單元，包含一感測器，其中當在該取樣時段時，一X射線照射量被該感測器所感測而得到變化的一感測電壓，且輸出的一電流訊號是一基礎電流減去一感測電流。該感測電流是依該感測電壓產生的。積分單元與X射線主動式畫素感測單元耦接，以接收該電流訊號而轉換成一電壓訊號，其中該積分單元包含一短路開關，其中該短路開關的作用包括在該重置時段導通時用以重置該積分單元，以及在該取樣時段直接輸出該電壓訊號。電壓補償單元與該積分單元的一輸出端連接，其中該電壓補償單元產生一補償電壓，用於在該取樣時段時將該電壓訊號實質上移除該基礎電壓而得到放大的該感測電壓。類比到數位轉換器對感測電壓轉換。
本揭露提供一種X射線主動式畫素感測器讀取電路，包括一X射線主動式畫素感測單元、一積分單元、以及一電壓補償單元。X射線主動式畫素感測單元對應感測一X射線照射量而得到變化的一電流訊號，其中該電流訊號是一基礎電流減去變化的一感測電流所得。積分單元與X射線主動式畫素感測單元耦接，以接收該電流訊號而轉換成一電壓訊號。積分單元包含一短路開關。該短路開關的作用包括在一導通狀態以重置該積分單元，一斷開狀態直接輸出該電流訊號。電壓補償單元與積分單元的一輸出端連接，且產生一補償電壓。在一取樣時段時，X射線主動式畫素感測單元輸出的該電壓訊號藉由該補償電壓被實質上移除由該基礎電流所產生的一基礎電壓而得到放大的一感測電壓。
本揭露提供一種X射線主動式畫素感測器讀取方法，利用預先測得的直流偏壓(Vbais)，此直流偏壓可為在畫素尚未照射X-射線時，先測得的電壓；或是利用先建立好的偏壓表所取得的電壓。預先測得的直流偏壓(Vbais)減去在取樣過程時得到的量測電壓(Vsensing)，之後可經由後端的類比放大電路放大資訊解析度。不限定在特定電路組合，凡有此概念者都算。
為讓本揭露之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本揭露提出X射線主動式畫素架構感測器的讀取電路，藉由補償偏壓，可以提升X射線感測器的灰階訊號解析度。本揭露可除去讀取電壓中偏壓所導致實際的灰階訊號解析度不足的問題，進而提高解析度，降低X-射線所需的照射量。
以下舉一些實施例來說明本揭露，但是本揭露不僅限於所舉的一些實施例。又所舉的一些實施例之間有允許有適當的結合，以組成另一個實施例。
圖1、2繪示依據本揭露一實施例所採用的主動式畫素架構感測器電路操作示意圖。參閱圖1，Dn 是代表數據線(Data line)，Gn代表閘極線(Gate line)。對於X射線主動式畫素感測單元50的畫素電路，其是由感測器52、電晶體T1、T2，與電容器Cst所構成的電路。當感測器52會於照射X射線(X-ray)時，在電容器Cst一端產生-ΔV sense 的感應電壓。
參閱圖2，等到要讀取此畫素資訊時，對應的閘極線G n 會輸入V gate 的電壓，使得電容器Cst一端感應出V gate -ΔV sense 的電壓訊號。此電壓電壓會影響電晶體T2作為開關的通道大小，進而影響數據線Dn所產生的電流I bais -ΔI sense ，此電流的大小可反應感測器接收到X射線的量，ΔI sense 是感應電流。若感測器52未照射到X射線，感應電流ΔI sense 為零，而輸出的電流為最大，即是一基礎電流I bais 。反之，感測器52有被X射線照射到時，其會依照所被照射的量而導致電流下降。因此電流大小可以反映出X射線照射量，構成此畫素的灰階變化。
圖3繪示根據圖1、2的感測機制，傳統X射線主動式畫素感測器讀取電路。參閱圖3，在圖2所產生的電流經由積分器(Integrator)54將電流積分後換成電壓訊號V bais -ΔV sense 。然而，使用傳統的讀取電路會導致經由積分器得到的電壓包含著一部分的基礎電壓V bais 。若將此包含基礎電壓的電壓訊號直接輸入類比到數位轉換器(ADC)56會造成所轉換出的數位訊號解析度不足。這是由於類比到數位轉換器是將電壓訊號V bais -ΔV sense 數位化，而實際反映出感變化的僅是感測電壓-ΔV sense ，導致類比到數位轉換器的解析度被基礎電壓V bais 所占用。
如果維持此傳統的感測方式，為了提高其訊號解析度，需使用較高解析度的類比到數位轉換器與較強的X-射線劑量來源才能確保其解析度品質，提高了電路的成本與病人因照射較高劑量所導致危險的風險性。
本揭露考慮傳統的感測方式後提出一種X射線主動式畫素感測器讀取電路，以至少能提升類比到數位轉換器的解析度的使用效率，以較充分反映出感測電壓-ΔV sense 。
圖4繪示依據本揭露一實施例，X射線主動式畫素感測器讀取電路示意圖。
X射線主動式畫素感測器讀取電路包括一X射線主動式畫素感測單元50、一積分單元60、一電壓補償單元70、以及一類比到數位轉換器80。
X射線主動式畫素感測單元50，如圖1所示，包含一感測器52。X射線主動式畫素感測單元如後述至少可以操作在一重置時段與一取樣時段。當在取樣時段時，X射線照射量被感測器52所感測而得到變化的一感測電壓ΔV sense ，且輸出的一電流訊號I bais -ΔI sense ，其是一基礎電流減I bais 去一感測電流ΔI sense ，其中感測電流ΔI sense 是依感測電壓ΔV sense 產生的。
積分單元60與X射線主動式畫素感測單元50耦接，以接收電流訊號I b ais -ΔI sense 而轉換成一電壓訊號V bais -ΔV sense 。積分單元包含一短路開關S1。短路開關S1的作用包括在重置時段導通時用以重置積分單元60，以及在取樣時段直接輸出該電壓訊號V bais -ΔV sense 。積分單元60更包括一放大器有一第一輸入端，一第二輸入端以及一輸出端。第二輸入端接地，該第一輸入端接收該X射線主動式畫素感測單元輸出的該電壓訊號。積分元件Cint連接於該第一輸入端與該輸出端之間，構成回饋回路。此短路開關S1與積分元件Cint並聯於第一輸入端與輸出端之間。
電壓補償單元70與積分單元60的一輸出端連接。電壓補償單元70的功用包括產生一補償電壓，例如是基礎電壓-V bais ，用於在取樣時段時將積分單元60輸出的該電壓訊號實質上移除基礎電壓而得到放大的感測電壓。
類比到數位轉換器80使用全部的解析度對感測電壓轉換，因此在維持低X射線劑量下，可以有較高的解析度。
電壓補償單元70包含多個開關S2~S6，一電壓產生器72，以及一減法器74。電壓產生器72藉由這些開關S2~S6的控制，用以產生補償電壓。電壓產生器72例如是包括一運算放大器OP1以及例如是一電壓預充元件Cpre-charge當作一電壓緩衝器，連接於運算放大器OP1的一輸入端以暫存補償電壓。開關S2連接於積分單元60輸出端，在取樣時段時斷開，可以將積分單元60的輸出電壓接輸入到減法器74。另外開關S2在初始時段或是重置時段是導通的短路狀態，如此積分元件Cint可以被重置，或是量取在白畫面的基礎電壓，暫存於電壓產生器72的電壓預充元件Cpre-charge中，以連接到減法器72的一輸入端。開關S3用於重置電壓預充元件Cpre-charge。
減法器72藉由上述開關的控制，以在取樣時段將電壓訊號減去補償電壓而實質上移除該基礎電壓而得到放大的該感測電壓。
實際的操作會配合圖8的開關狀態進一步說明。以下先描述電路結構。
放大器OP1，有一第一輸入端，一第二輸入端與一輸出端，其中輸出端回饋到第一輸入端，第二輸入端藉由該第一開關連接於該積分單元60的一輸出端，該第二開關連接於該第二輸入端與一接地之間。電壓預充元件Cpre-charge連接於放大器OP1的該第二輸入端與該接地之間，以儲存一預充電壓。
減法器74有一第一輸入端，一第二輸入端以及一輸出端，其中該第一輸入端藉由開關S4與放大器OP1的輸出端連接，該第二輸入端藉由開關S5連接到積分單元60的該輸出端。減法器74的輸出端藉由開關S6與類比到數位轉換器80連接。電壓取樣元件Csample，例如是電容器，連接於減法器74的該第二輸入端與該接地之間。
減法器74例如是由放大器OP2以及多個電阻元件R1~R4所構成的減法電路以輸出感測電壓。
在前面圖4的實施例，其補償電壓是由實際感測X射線主動式畫素感測單元50的一白畫面所產生。然而，如果由外部已預先得知每一個畫素所需要的補償電壓時，則就可以藉由查表的機制來產生。
以下是藉由查表的機制來產生補償電壓的實施例。圖5繪示依據本揭露一實施例，X射線主動式畫素感測器讀取電路示意圖。本實施例是在電壓補償單元76中採用一電壓補償表單元78，對應所讀去的畫素提供對應畫素的一補償電壓值，再經由電壓產生器79產生實際的補償電壓，例如是基礎電壓V bais 。
於此要注意的是，補償電壓不一定是等於基礎電壓V bais ，而可以是小於基礎電壓V bais ，以減少基礎電壓的成分即可。如此，類比到數位轉換器80的解析度不會浪費用於固定存在的基礎電壓。
由於圖5的實施例是藉由查表的機制來產生補償電壓，其可以僅使用開關S4、S5、S6即可。
又，關於訊號的正負極性也不必是負極性的操作。換句話說，如果積分器60採用正極性的訊號，電壓補償單元70、76的放大器OP2的輸入端互換即可。
就圖4的實施例在整體的應用上，可以採用以行(row)為單元的補償方式。圖6繪示依據本揭露一實施例，X射線主動式畫素感測器讀取電路，以行(row)或列(column)為單元的補償配置示意圖。參閱圖6，對於一感測畫素陣列100而言，積分器與電壓補償單元102是以行(row)，為單元，如虛線所示的方式進行的電壓補償。也就是說，相同行的畫素，其用以補償的基礎電壓可以是平均後的整體值或是該行所有補償電壓的最小值，然而不同的行可能有不同的基礎電壓。ADC 104使用全部的解析度將實質上屬於感應電壓的部分進行數位化。
又以圖5的實施例在整體的應用上，可以採用以畫素為單元的補償方式。圖7繪示依據本揭露一實施例，X射線主動式畫素感測器讀取電路，以畫素為單元的補償配置示意圖。參閱圖7，對於一感測畫素陣列200而言，積分器與電壓補償單元202是以畫素為單元，如虛線所示的方式進行的電壓補償。也就是說，每一個畫素所需要的補償電壓已預先取得，藉由查表的方式取的對應的補償電壓，其每一個畫素都有對應的補償電壓。ADC 204使用全部的解析度將實質上屬於感應電壓的部分進行數位化。
就操作而言，先以圖4的實施例來說明，其需要先量取基礎電壓或是由量取產生補償電壓。圖8繪示根據圖4的電路，開關在不同操作時段的導通與斷開狀態示意圖。同時參閱圖8，在此實施例中，其需要量取基礎電壓-V bais 。因此，在初始時段300時，開關S1、S3導通，而其它開關斷開。如此，積分元件Cint與電壓取樣元件Csample被重置。接著在預充時段302，僅電壓補償單元70的開關S2導通。X射線主動式畫素感測單元50先產生一段沒有X射線的白畫面，使得經由積分器60的放大器維持一段時間在最大電壓-V bais 。此電壓-V bais 暫存於電壓產生器72的電壓預充元件Cpre-charge中。
每當要照射X射線時，在重置時段304先導通開關S1、S6以重置積分元件Cint，也同時將先前感測的電壓輸出到ADC 80。在取樣時段306，開關S4、S5導通，且開始照射X射線。積分器60將積分後得到的電壓-(V bais -ΔV sense )流向一減法器74的另一端，使之兩個端點的電壓相減，即可得到ΔV sense 。之後，電阻元件R1,R2,R3,R4的值，是將ΔV sense 放大致符合後端ADC 80輸入的範圍，即可得到一高解析編碼。
上述實施例所使用的積分器為反向積分器，亦可使用非反向積分器來完成電路，若使用非反向積分器時，只需將減法器的兩端反接即可達到同樣的效果。
就圖5的實施例的操作，其不需要先產生X射線照射前的白畫面。圖9繪示根據圖5的電路，開關在不同操作時段的導通與斷開狀態示意圖。同時參閱圖9，由於補償電壓是藉由查表單元的所得，其可以僅操作於重置時段400與取樣時段402。在圖4的開關S2、S3可以省去。
在重置時段，開關S1、S6導通，除了重置積分單元外，也將目前所得到的感測電壓輸出，其即是先前取樣時段所感測得到電壓。在取樣時段402，開關S4、S5導通。此時減法器的補償電壓是藉由查表產生。
本揭露也提出讀取方法。圖10繪示依據本揭露一實施例X射線主動式畫素感測器讀取方法示意圖。
參閱圖10，在不特定的電路規劃下，X射線主動式畫素感測器讀取方法包括幾個步驟。
讀取程序於步驟S100開始後，會先進行多個步驟。在步驟S102，其可以進行測量未照射X射線的一直流偏壓(Vbais)。在步驟S104，另一種取得直流偏壓的方法是從數值表取得，數值表是事先建立各畫素在未照射X射線的一直流偏壓。然而，要事先建立各畫素的直流偏壓數值表，其雖然不需要每一次更新量測，但一般也需要先經過一次的量測。因此，步驟S102與步驟S104可以視為取得各畫素的直流偏壓數值表，其如何達成的方式可以有不同。
於步驟S106，其量測每一個畫素在照射X射線後的一量測電壓(Vsensing)。
於步驟S108，取得量測電壓(Vsensing)與直流偏壓(Vbais)的差值，其例如是絕對差值。也就是說，從量測電壓將直流偏壓的成分移除，而僅留下具有變化的成分。
於步驟S110，將取得的差值經放大器放大，用於後續處理。
本揭露藉由電壓補償單元，將電壓訊號中屬於基礎的部分至少移除一部分，其又例如是實質上移除全部的基礎電壓，而保留可以顯示出影像灰階變化的感應電壓，以讓ADC使用所有的有效範圍進行數位化，以提升解析度。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
50．．．X射線主動式畫素感測單元
52．．．感測器
54．．．積分器
56．．．類比到數位轉換器
60．．．積分單元
70、76、102、202．．．電壓補償單元
72．．．電壓產生器
74．．．減法器
78．．．電壓補償表單元
79．．．電壓產生器
80、104、204．．．類比到數位轉換器
100．．．感測畫素陣列
200．．．感測畫素陣列
300．．．初始時段
302．．．預充時段
304、400．．．重置時段
306、402．．．取樣時段
S1~S6．．．開關
圖1、2繪示依據本揭露一實施例所採用的主動式畫素架構感測器電路操作示意圖。
圖3繪示根據圖1、2的感測機制，傳統X射線主動式畫素感測器讀取電路。
圖4繪示依據本揭露一實施例，X射線主動式畫素感測器讀取電路示意圖。
圖5繪示依據本揭露一實施例，X射線主動式畫素感測器讀取電路示意圖。
圖6繪示依據本揭露一實施例，X射線主動式畫素感測器讀取電路，以行或列為單元的補償配置示意圖。
圖7繪示依據本揭露一實施例，X射線主動式畫素感測器讀取電路，以畫素為單元的補償配置示意圖。
圖8繪示根據圖4的電路，開關在不同操作時段的導通與斷開狀態示意圖。
圖9繪示根據圖5的電路，開關在不同操作時段的導通與斷開狀態示意圖。
圖10繪示依據本揭露一實施例X射線主動式畫素感測器讀取方法示意圖。
50．．．X射線主動式畫素感測單元
52．．．感測器
60．．．積分單元
70．．．電壓補償單元
72．．．電壓產生器
74．．．減法器

Claims (20)

  1. 一種X射線主動式畫素感測器讀取電路，包括：一X射線主動式畫素感測單元，包含一感測器，其中該X射線主動式畫素感測單元至少操作在一重置時段與一取樣時段，其中當在該取樣時段時，一X射線照射量被該感測器所感測而得到變化的一感測電壓，且輸出的一電流訊號是一基礎電流減去一感測電流，其中該感測電流是依該感測電壓產生的；一積分單元，與該X射線主動式畫素感測單元耦接，以接收該電流訊號而轉換成一電壓訊號，其中該積分單元包含一短路開關，其中該短路開關的作用包括在該重置時段導通時用以重置該積分單元，以及在該取樣時段直接輸出該電壓訊號；一電壓補償單元，與該積分單元的一輸出端連接，其中該電壓補償單元產生一補償電壓，用於在該取樣時段時將該電壓訊號，據以移除該基礎電壓而得到放大的該感測電壓；以及一類比到數位轉換器，對該感測電壓轉換。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該積分單元更包括：一放大器，有一第一輸入端，一第二輸入端以及一輸出端，該第二輸入端接地，該第一輸入端接收該X射線主動式畫素感測單元輸出的該電壓訊號；以及一積分元件，連接於該第一輸入端與該輸出端之間， 其中該短路開關，與該積分元件並聯於該第一輸入端與該輸出端之間。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該積分單元更包括：一積分器，有一輸入端與一輸出端，該輸入端接收該X射線主動式畫素感測單元輸出的該電壓訊號，其中該短路開關與該積分元件並聯於該輸入端與該輸出端之間。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該電壓補償單元包含：多個開關；一電壓產生器，藉由該些開關的控制，用以產生該補償電壓；以及一減法器，藉由該些開關的控制，以在該取樣時段該電壓訊號減去該補償電壓而據以移除該基礎電壓而得到放大的該感測電壓。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該電壓產生器包括一運算放大器以及一電壓緩衝器，連接於該運算放大器的一輸入端以暫存該補償電壓。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該電壓補償單元包括：一第一開關、一第二開關、一第三開關、一第四開關與一第五開關； 一第一放大器，有一第一輸入端，一第二輸入端與一輸出端，其中該輸出端回饋到該第一輸入端，該第二輸入端藉由該第一開關連接於該積分單元的一輸出端，該第二開關連接於該第二輸入端與一接地之間；一電壓預充元件，連接於該第一放大器的該第二輸入端與該接地之間，以儲存一預充電壓；一減法器，有一第一輸入端，一第二輸入端以及一輸出端，其中該第一輸入端藉由該第三開關與該第一放大器的該輸出端連接，該第二輸入端藉由第四開關連接到該積分單元的該輸出端，該減法器的該輸出端藉由該第五開關與該類比到數位轉換器連接；以及一電壓取樣元件，連接於該減法器的該第二輸入端與該接地之間。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該減法器是由一第二放大器以及多個電阻元件所構成的減法電路以輸出該感測電壓。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，更包括一初始時段與一電壓預充時段，其中在該初始時段，僅該積分單元的該短路開關與該電壓補償單元的該第二開關導通，以對該積分單元重置以及該電壓預充元件重置；其中在電壓預充時段，該積分單元的該短路開關斷開，且該電壓補償單元的該第一開關是導通，其它該第二至第六開關是斷開，以將該基礎電壓儲存到該電壓預充元 件，其中該初始時段與該電壓預充時段完成後就多次重複進行該重置時段與該取樣時段。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該積分單元與該電壓補償單元是針對一列的多個感測畫素做相同補償後個別取樣。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該電壓補償單元包括：一查表單元，提供一補償資訊；一電壓產生器，根據該補償資訊產生該補償電壓；一減法器，將該電壓訊號減去該補償電壓而據以移除該基礎電壓而得到該感測電壓；以及一電壓取樣元件，連接於該減法器的一輸入端，以取樣該電壓訊號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該電壓補償單元：包括一第一開關、一第二開關與一第三開關，其中該減法器有一第一輸入端，一第二輸入端以及一輸出端，該第一輸入端藉由該第一開關與該電壓產生器的該輸出端連接，該第二輸入端藉由第二開關連接到該積分單元的一輸出端，該減法器的該輸出端藉由該第三開關與該類比到數位轉換器連接。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該減法器是由一運算放大器與多 個電阻元件所構成的減法電路以輸出該感測電壓。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中在該重置時段時，該積分單元的該短路開關導通，該電壓補償單元的該第一開關與該第二開關斷開而該第三開關導通以輸該感測電壓，其中在該取樣時段時，該積分單元的該短路開關斷開，該電壓補償單元的該第一開關與該第二開關導通，該第三開關斷開。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該積分單元與該電壓補償單元是針對一感測畫素陣列的每一個感測畫素個別補償與取樣。
  15. 一種X射線主動式畫素感測器讀取電路，包括：一X射線主動式畫素感測單元，對應感測一X射線照射量而得到變化的一電流訊號，其中該電流訊號是一基礎電流減去變化的一感測電流所得；一積分單元，與該X射線主動式畫素感測單元耦接，以接收該電流訊號而轉換成一電壓訊號，其中該積分單元包含一短路開關，該短路開關的作用包括在一導通狀態以重置該積分單元，一斷開狀態直接輸出該電流訊號；以及一電壓補償單元，與該積分單元的一輸出端連接，且產生一補償電壓，其中在一取樣時段時，該X射線主動式畫素感測單元輸出的該電壓訊號藉由該補償電壓被據以移除由該基礎電流所產生的一基礎電壓而得到放大的一感測 電壓。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該積分單元與該電壓補償單元包括多個開關，且該電壓補償單元包括電壓產生器，藉由該些開關的控制，使對應該基礎電壓的該補償電壓被產生且暫存於該電壓補償單元中，以及用以補償所接收的該電壓訊號而輸出放大的該感測電壓。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之X射線主動式畫素感測器讀取電路，其中該電壓補償單元包括一查表單元以及一電壓產生器以產生該補償電壓，該積分單元與該電壓補償單元更包括多個開關，藉由該些開關的控制，以補償所接收的該電壓訊號而輸出放大的該感測電壓。
  18. 一種X射線主動式畫素感測器讀取方法，用於讀取一X射線主動式畫素感測單元的多個感應畫素的電壓，包括：取得該些感應畫素的每一個的一直流偏壓值；量測每一個該畫素在照射X射線後的一量測電壓值；取得每一個該畫素的該量測電壓值與該直流偏壓值的一差值；將該差值經由一放大器放大後得到放大的一感應電壓值。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之X射線主動式畫素感測器讀取方法，其中取得該些感應畫素的每一個的該直流偏壓值是先量測每一個該畫素在未照射X射線的該直 流偏壓值。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之X射線主動式畫素感測器讀取方法，其中取得該些感應畫素的每一個的該直流偏壓值是從預先建立的一數值表取得。
TW100148317A 2011-12-23 2011-12-23 Ｘ射線主動式畫素感測器讀取電路與讀取方法 TWI488500B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100148317A TWI488500B (zh) 2011-12-23 2011-12-23 Ｘ射線主動式畫素感測器讀取電路與讀取方法
US13/418,351 US8586940B2 (en) 2011-12-23 2012-03-13 X-ray active pixel sensor (APS) readout circuit and readout method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW100148317A TWI488500B (zh) 2011-12-23 2011-12-23 Ｘ射線主動式畫素感測器讀取電路與讀取方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201328348A TW201328348A (zh) 2013-07-01
TWI488500B true TWI488500B (zh) 2015-06-11

Family

ID=48653595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100148317A TWI488500B (zh) 2011-12-23 2011-12-23 Ｘ射線主動式畫素感測器讀取電路與讀取方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8586940B2 (zh)
TW (1) TWI488500B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11009613B2 (en) 2018-03-23 2021-05-18 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Reading apparatus for x-ray detector and method for using reading apparatus, and x-ray detector

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105816194B (zh) * 2015-01-07 2018-12-04 苏州瑞派宁科技有限公司 一种探测器信号读出的通道复用方法
TWI570425B (zh) * 2015-01-09 2017-02-11 群創光電股份有限公司 Ｘ光感測面板
TWI644107B (zh) 2017-11-23 2018-12-11 財團法人工業技術研究院 感測器的讀取電路及其讀取方法
CN110531401B (zh) * 2019-09-11 2021-04-09 南华大学 核辐射探测器及核辐射探测方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200803481A (en) * 2005-12-30 2008-01-01 Eastman Kodak Co Event detection for digital radiography detector
TW200917472A (en) * 2007-07-31 2009-04-16 Fujifilm Corp Image detection device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5886353A (en) * 1995-04-21 1999-03-23 Thermotrex Corporation Imaging device
US5969337A (en) 1997-04-29 1999-10-19 Lucent Technologies Inc. Integrated photosensing device for active pixel sensor imagers
US5982318A (en) 1997-10-10 1999-11-09 Lucent Technologies Inc. Linearizing offset cancelling white balancing and gamma correcting analog to digital converter for active pixel sensor imagers with self calibrating and self adjusting properties
US6801258B1 (en) 1998-03-16 2004-10-05 California Institute Of Technology CMOS integration sensor with fully differential column readout circuit for light adaptive imaging
US6803958B1 (en) 1999-03-09 2004-10-12 Micron Technology, Inc. Apparatus and method for eliminating artifacts in active pixel sensor (APS) imagers
JP2001056382A (ja) * 1999-06-07 2001-02-27 Toshiba Corp 放射線検出器及び放射線診断装置
US6384394B1 (en) 1999-08-16 2002-05-07 Intel Corporation Apparatus and method for offset reduction in the image sensors
US6950131B1 (en) 2000-09-26 2005-09-27 Valley Oak Semiconductor Simultaneous access and reset system for an active pixel sensor
US20040135911A1 (en) 2001-02-16 2004-07-15 Arokia Nathan Active pixel sensor for digital imaging
US6861634B2 (en) 2002-08-13 2005-03-01 Micron Technology, Inc. CMOS active pixel sensor with a sample and hold circuit having multiple injection capacitors and a fully differential charge mode linear synthesizer with skew control
JP2007502061A (ja) 2003-08-12 2007-02-01 サイモン フレーザー ユニバーシティー マルチモード・デジタル・イメージング装置およびシステム
US7414653B2 (en) 2003-12-19 2008-08-19 Micron Technology, Inc. Dark reduction via feedback control of photodiode bias
WO2007000879A1 (ja) 2005-06-29 2007-01-04 National University Corporation NARA Institute of Science and Technology 固体撮像素子及びその信号読み出し方法
US8009214B2 (en) 2007-06-13 2011-08-30 Forza Silicon Individual row calibration in an image sensor
KR20100081402A (ko) 2009-01-06 2010-07-15 삼성전자주식회사 아날로그 디지털 컨버터 및 이를 포함하는 이미지 센서
BRPI1006532A2 (pt) * 2009-03-26 2019-12-17 Koninl Philips Electronics Nv detector de geração de imagens e método
JP4717940B2 (ja) * 2009-10-26 2011-07-06 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム、それらの制御方法及びそのプログラム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200803481A (en) * 2005-12-30 2008-01-01 Eastman Kodak Co Event detection for digital radiography detector
TW200917472A (en) * 2007-07-31 2009-04-16 Fujifilm Corp Image detection device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11009613B2 (en) 2018-03-23 2021-05-18 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Reading apparatus for x-ray detector and method for using reading apparatus, and x-ray detector

Also Published As

Publication number Publication date
US20130161527A1 (en) 2013-06-27
TW201328348A (zh) 2013-07-01
US8586940B2 (en) 2013-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105706439B (zh) 动态、单个光电二极管像素电路及其操作方法
US6642503B2 (en) Time domain sensing technique and system architecture for image sensor
US20190355782A1 (en) Imaging array with extended dynamic range
TWI488500B (zh) Ｘ射線主動式畫素感測器讀取電路與讀取方法
JP5094498B2 (ja) 固体撮像装置及び撮像システム
US7502061B2 (en) Method for image sensor calibration and associated devices
WO2006013975A1 (ja) 撮像装置、撮像システム、撮像方法、およびコンピュータプログラム
JP2013046411A (ja) 感知装置および感知方法
BR102012025528A2 (pt) Circuito de saída de sinal de rampa, circuito conversor analógico-digital, dispositivo de formação de imagens, método para acionar o circuito de sáida de sinal de rampa, método para acionar o circuito conversor analógico-digital, e método para acionar o dispositivo de formação de imagens
JP2005341612A5 (zh)
CN108169791B (zh) 用于x射线探测器的读取装置及其方法、x射线探测器
CN110944125B (zh) 一种提高cmos图像传感器对比度的非线性列级adc及方法
JP2014216794A (ja) 放射線撮像装置及び放射線検査装置
US20030185342A1 (en) Methods and apparatus for providing signal dependent offset and gain adjustments for a solid state X-ray detector
US8675103B2 (en) Image sensor
CN108174124B (zh) 像素电路及其驱动方法以及探测器
KR100464813B1 (ko) 전하량검출회로 및 이를 사용한 ２차원화상센서
JP2011139259A (ja) Ａ／ｄ変換方法、ａ／ｄ変換装置および読出回路
JP2007523535A (ja) 画像センサ
US20050030401A1 (en) Method and circuit for determining the response curve knee point in active pixel image sensors with extended dynamic range
JP4809189B2 (ja) 撮像装置及び固体撮像素子の制御方法
Jo et al. CMOS flat-panel X-ray detector with dual-gain active pixel sensors and column-parallel readout circuits
JP2008042305A (ja) 撮像装置
JP4080222B2 (ja) 電荷検出回路およびｌｓｉ
JP2004356866A (ja) 撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees