DE19631385A1

DE19631385A1 - Solid-state image converter for X=ray device

Info

Publication number: DE19631385A1
Application number: DE19631385A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Ing Hassler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-02-05

Abstract

The image converter uses radiation-sensitive pixels (P1,P2,P3,P4) arranged in a matrix, each using a photodiode (Dr), with individual control of the pixels via a control device, providing control pulses for read-out and resetting of the photodiodes. Each photodiode is associated within the pixel with a respective switching transistor (TFT), receiving the control pulses from the control device, for allowing read-out and resetting of the photodiode in dependence on its switch state. The control pulses have the same time sequence for each operating mode.

Description

Die Erfindung betrifft einen Festkörper-Bildwandler zur Erfassung von einer Strahlungsquelle emittierter Strahlung, insbesondere Röntgenstrahlung, mit in einer Matrix angeordne ten strahlungsempfindlichen Pixeln, von denen jeder als strahlungsempfindliches Element eine Photodiode aufweist.The invention relates to a solid-state image converter for Detection of radiation emitted by a radiation source, in particular x-rays, arranged in a matrix radiation sensitive pixels, each as radiation-sensitive element has a photodiode.

Bei Festkörper-Bildwandlern mit einem Diodenschalter erfolgt die Rücksetzung der Pixelladungsspeicher, also der strah lungsempfindlichen Photodioden selbst, durch eine kurzzeitige vollflächige Belichtung des gesamten strahlungsempfindlichen Bereichs des Bildwandlers. Bei derartigen bekannten Festkör per-Bildwandlern ergeben sich aber eine Reihe von Problemen dahingehend, daß zum einen der zeitliche Ablauf von Vorberei tung/Röntgenbelichtung/Auslesung/Löschung je nach Systemdo sis/Bildfrequenz (also dem Belichtungsmode) unterschiedlich ist. Dies deshalb, da sämtliche Einzelpixel des Wandlers gemeinsam gelöscht und zurückgesetzt werden, und anschließend ausgehend von einem gleichen Rücksetzzeitpunkt die Pixel kon tinuierlich nacheinander ausgelesen werden, wobei dies abhän gig vom jeweiligen Mode ist. Dies führt dazu, daß für jeden Mode eigene Dunkel- und Gainbilder, die zur Korrektur des aufgenommen Strahlungsbildes dienen, erforderlich sind, was einen extrem hohen Speicherbedarf erfordert. Ferner treten beim Modenwechsel aufgrund der Trägheit des Substrates, auf welchem die strahlungsempfindliche Matrix ausgebildet ist, also beispielsweise dem amorphen Silizium, Umschaltartefakte auf, die durch die Fehlstellen und Traps des Substrats her vorgerufen werden. Diese Trägheit führt zu einem Nachleuch ten, was durch ein intensiveres Rücksetzlicht, das im Gegen teil zu verstärkten Umschaltartefakten führt, nicht beseitigt werden kann. Daneben ist eine gepulste Röntgenstrahlung er forderlich. For solid-state image converters with a diode switch the reset of the pixel charge memory, i.e. the strah photodiodes themselves, by a short-term full exposure of the entire radiation sensitive Area of the imager. In such known solids There are a number of problems with per-image converters in that, on the one hand, the timing of preparation processing / X-ray exposure / reading / deletion depending on the system do sis / frame rate (i.e. the exposure mode) different is. This is because all individual pixels of the converter deleted and reset together, and then starting from the same reset time, the pixels kon be read out successively one after the other, this depends gig of the respective fashion. This leads to that for everyone Fashion own dark and gain images, which are used to correct the serve recorded radiation image, what are required requires an extremely high memory requirement. Further kick when changing modes due to the inertia of the substrate which the radiation-sensitive matrix is formed, for example, amorphous silicon, switching artifacts due to the defects and traps of the substrate be called. This sluggishness leads to an afterglow what by a more intense reset light that in the opposite partly leads to increased switching artifacts, not eliminated can be. Next to it is a pulsed X-ray radiation conducive.

Um diesen Nachteilen zu begegnen, ist aus der DE-OS 43 21 789 ein Festkörper-Bildwandler bekannt, der ebenfalls im Pixel eine strahlungsempfindliche Photodiode und eine dieser entge gengesetzt geschalteten Schaltdiode aufweist. Zwar ist bei diesem Bildwandler eine optische Rücksetzung nicht mehr erforderlich, vielmehr ist hier eine getaktete elektrische Rücksetzung der einzelnen Zeilen möglich. Hierbei ergeben sich Schwierigkeiten daraus, daß als pixelindividuelle Schaltelemente Dioden verwendet werden, die aufgrund ihrer Diodenkennlinie einer besonderen Ansteuerung bedürfen, um überhaupt die Rücksetzung zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, die Steuerimpulse in bestimmter Weise in ihrer Amplitude einzustellen, um einen bestimmten Leitungs- oder Sperrzustand der Schaltdiode herbeiführen zu können, was zum einen aus steuerungstechnischen Gründen kompliziert ist, zum anderen der gesamte pixelindividuelle Schaltvorgang äußerst kompliziert ist.In order to counter these disadvantages, DE-OS 43 21 789 a solid-state image converter known, which is also in the pixel a radiation sensitive photodiode and one of these has switched switching diode. Although is with this image converter no longer has an optical reset required, rather a clocked electrical is required Individual lines can be reset. Here result Difficulties arise from being pixel-individual Switching elements are used because of their diodes Diode characteristics require special control in order to to enable the reset at all. For this purpose it required the control pulses in a certain way adjust their amplitude to a particular line or Disable state of the switching diode to be able to bring about what on the one hand is complicated for control reasons, on the other hand, the entire pixel-specific switching process is extremely complicated.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Festkörper- Bildwandler anzugeben, bei dem die sich aus der Verwendung einer Diode als Schaltelement ergebenden Probleme beseitigt sind und bei dem ein modenunabhängiger Bearbeitungsprozeß möglich ist unter Vermeidung der sich im Stand der Technik ergebenden Korrekturspeicherprobleme.The invention is based on the problem of Specify image converter, which derives from the use problems resulting from a diode as a switching element are and in which a mode-independent machining process is possible while avoiding the state of the art resulting correction memory problems.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Festkörper-Bildwand ler zusätzlich zu den eingangs genannten Merkmalen ferner eine Steuereinrichtung zum individuellen Ansteuern der Pixel vorgesehen, um die Photodiode mittels geeigneter Steuerim pulse auszulesen und rückzusetzen, wobei jeder Photodiode innerhalb des jeweiligen Pixels ein aktives Schaltelement, insbesondere ein Feldeffekttransistor zugeordnet ist, der mittels eines geeigneten, von der Steuereinrichtung geliefer ten Steuerimpulses schaltbar ist und abhängig vom Schaltzu stand das Auslesen und Rücksetzen der Photodiode ermöglicht, wobei sämtliche Steuerimpulse in einer für jeden Betriebsmo dus gleichen zeitlichen Abfolge gegeben werden. To solve this problem is with a solid screen ler in addition to the features mentioned above a control device for individually controlling the pixels provided to the photodiode by means of a suitable control pulse read out and reset, each photodiode an active switching element within the respective pixel, in particular a field effect transistor is associated with the by means of a suitable one, supplied by the control device th control pulse is switchable and depends on the switch read and reset the photodiode, all control pulses in one for each operating mo be given in the same chronological order.

Im Unterschied zum nachteiligen Stand der Technik wird hier ein echtes aktives Schaltelement, bevorzugt ein Feldeffekt transistor verwendet, der als tatsächlicher Schalter dient. Es ist hiermit ein Schalten möglich unabhängig von der Höhe der Steuerschaltspannung, sofern diese nur ausreichend für den Schaltvorgang ist. Die sich aus der Verwendung der Schalt-Diode ergebenden Probleme, bei der auf eine genaue Spannungsführung geachtet werden muß, um die Durchbruchsspan nung zu erreichen, wobei ferner vermieden werden soll, daß die Spannung zu groß wird, um ein Übersprechen zu vermeiden, sind hier mit besonderem Vorteil nicht gegeben. Vielmehr ermöglicht die Verwendung eines aktiven Schalters eine wesentlich vereinfachte und sicherere Steuerung. Weiterhin werden die erforderlichen Steuerimpulse sowohl für das Schal telement, also gegebenenfalls den Feldeffekttransistor als auch für den Auslese- und Rücksetzbetrieb unabhängig von dem jeweiligen Betriebsmodus, also der Systemdosis, der Bildfre quenz, der Ortsauflösung durch Gruppierung, etc. stets in der gleichen zeitlichen Abfolge gegeben, das heißt, es wird immer mit derselben Taktung gearbeitet. Dies ermöglicht es, daß vorteilhaft nicht mehr zahllos verschiedenen Dunkel- und Gainbilder aufgenommen werden, die einen immens hohen Spei cherbedarf verursacht haben, da eben der Auslesemodus völlig unabhängig vom Belichtungsmode ist. Damit läßt sich vorteil haft eine speichern und verarbeitungs- und korrekturtechni sche Vereinfachung erzielen. Trotz gleichbleibender, höchster Auslesefrequenz sind vorteilhaft auch niedrigere effektive Bildfrequenzen bis hinab zu Einzelbildern mit unterschiedlich langen Röntgenpulsen möglich, da alle Bilder im Bildspeicher bzw. der zugeordneten Verarbeitungseinrichtung aufaddiert werden, die einem Röntgenpuls zugeordnet werden, so daß auch durch die zeitkontinuierliche Auslesung während der Röntgen belichtung keinerlei Bildinformation verlorengeht.In contrast to the disadvantageous prior art here a real active switching element, preferably a field effect transistor used as the actual switch. Switching is possible regardless of the height the control switching voltage, provided that this is only sufficient for the switching process is. Derived from the use of the Switching diode problems, when accurate Voltage must be taken to ensure the breakthrough chip to achieve, while further avoiding that the voltage becomes too high to avoid crosstalk are not given here with particular advantage. Much more enables the use of an active switch much simpler and safer control. Farther the necessary control impulses for both the scarf telement, so possibly the field effect transistor as also for readout and reset operation regardless of that respective operating mode, i.e. the system dose, the image fre quenz, the spatial resolution by grouping, etc. always in the given the same chronological order, that is, it always is worked with the same timing. This enables that advantageous no longer countless different dark and Gain images are recorded that have an immensely high level cause the readout mode completely is independent of the exposure mode. This can be advantageous a store and processing and correction techni achieve simplification. Despite constant, highest Readout frequencies are also advantageously lower effective Frame rates down to single frames with different long x-ray pulses possible because all images are in the image memory or added to the assigned processing device be assigned to an X-ray pulse, so that also due to the continuous reading during the X-ray no image information is lost.

Im Rahmen der Erfindung kann ferner vorgesehen sein, daß die zumindest zum Rücksetzen auf ein bestimmtes Potential erfor derliche Biasspannung zu jedem Zeitpunkt an jedem Pixel anliegt, wobei die Durchschleifung der Biasspannung an die pixelindividuelle Photodiode allein abhängig vom Schaltzu stand des pixelindividuellen Schaltelements, insbesondere des Feldeffekttransistors ist. Hierbei liegt vorteilhaft die Biasspannung stets überall über die gesamte Wandlerfläche an jedem Pixel an. Soll nun beispielsweise zurückgesetzt werden, so ist lediglich ein Schaltimpuls für den Schalteffekttransi stor erforderlich, der dann eingeschalten wird, so daß die anliegende Biasspannung an die Photodiode durchgeschleift wird und diese auf das Ausgangspotential zurücklädt. Es ist also lediglich ein einziger Zuschaltvorgang erforderlich, die Biasspannung selbst muß pixelindividuell nicht geschaltet werden.Within the scope of the invention it can further be provided that the at least to reset to a certain potential any bias voltage at any time on any pixel is applied, the looping of the bias voltage to the pixel-specific photodiode solely depending on the switching mode state of the pixel-specific switching element, in particular the Field effect transistor is. This is advantageous Bias voltage always on everywhere across the entire converter area every pixel. For example, if you want to reset so is just a switching pulse for the switching effect transi stor required, which is then switched on so that the applied bias voltage is looped through to the photodiode and reloads it to the initial potential. It is So only a single connection process is required Bias voltage itself does not have to be switched individually for each pixel will.

Das Schalten des Schaltelements und der Auslese- und Rück setzvorgang kann erfindungsgemäß mittels eines gemeinsamen Steuerimpulses erfolgen. Bei dieser einfachsten Ausführungs form der Erfindung gibt es keine Lade- und Belichtungsphase mehr. Vielmehr wird nur noch ein einziger Steuerimpuls gege ben, der gleichzeitig zum Schalten des Schaltelements, also z. B. des Feldeffekttransistors und damit zur Wahl des Betriebsmodus der Photodiode dient, und zum Auslesen und Rücksetzen, wobei dies hier derart erfolgt, daß mittels des Spannungsimpulses die dann bearbeitbare Photodiode auf ihr Ausgangspotential zurückgeladen wird und die hierfür erfor derliche Rückladungsmenge (gemessen in Coulomb) das Ausle seergebnis darstellt.The switching of the switching element and the readout and return According to the invention, the setting process can be carried out by means of a common Control impulse take place. With this simplest execution form of the invention there is no loading and exposure phase more. Rather, only a single control pulse is countered ben, the same time for switching the switching element, so e.g. B. the field effect transistor and thus the choice of Operating mode of the photodiode is used, and for reading and Reset, which is done here so that by means of Voltage pulse the then editable photodiode on it Output potential is reloaded and the necessary for this The amount of return charge (measured in coulombs) represents result.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, daß die Steuerimpulse zum Auslesen und Rücksetzen der Pixel und der Steuerimpuls zum Schalten des Schaltelements, insbesondere des Feldeffekt transistors, also zum Ansprechen einer bestimmten Zeile, separate Signale sind, und daß die Steuerimpulse zum Auslesen und Rücksetzen der Pixel über die entsprechend der erforder lichen Impulsfolge modulierte Biasspannung geliefert werden. In diesem Fall ist somit steuerimpulsmäßig die Funktionalität getrennt, das heißt, der Schaltimpuls dient allein zum Schal ten des Schaltelements, wohingegen für die Photodiodenbear beitung separate Signale zur Verfügung stehen. Mit besonderem Vorteil ist diese Impuls folge durch eine entsprechende getak tete Biasspannung realisiert, was dahingehend von Vorteil ist, als die Biasspannung ohnehin an jedem Pixel anliegt und infolgedessen auch die Steuerimpulse gleichzeitig an jedem Pixel anliegen. Es ist dann die Bearbeitung lediglich abhän gig vom jeweiligen Schaltimpuls für den beispielsweise pixel individuellen Feldeffekttransistor, so daß letztlich ein sehr einfacher Auslese- und Rücksetzbetrieb realisiert ist.Alternatively, it can be provided that the control pulses for reading and resetting the pixels and the control pulse for switching the switching element, in particular the field effect transistor, i.e. for addressing a specific line, are separate signals and that the control pulses for reading and resetting the pixels above that required modulated bias voltage can be supplied. In this case, the functionality is control pulse separately, that is, the switching pulse is used only for scarfing th of the switching element, whereas for the photodiode separate signals are available. With special The advantage is that this pulse is followed by a corresponding getak Bias voltage realized, which is advantageous in this regard is when the bias voltage is applied to every pixel anyway and as a result, the control impulses on everyone at the same time Pixels. It then just depends on the editing gig of the respective switching impulse for the pixel, for example individual field effect transistor, so that ultimately a very simple readout and reset operation is realized.

Da insoweit keine eigene Löschsequenz zum Löschen der Photo diodenladungsspeicher und damit der etwa geladenen Traps, die letztlich für ein Nachleuchten verantwortlich sind, vorgese hen ist und folglich ein Nachleuchten möglich sein kann, ist im Rahmen der Erfindung ferner vorgesehen, daß zusätzlich zu den Auslese- und Rücksetzimpulsen ein Impuls zum Löschen des Pixelladungsspeichers über die modulierte Biasspannung gege ben wird. Mit besonderem Vorteil werden somit sämtliche erforderlichen Impulse allein über die ohnehin anliegende Biasspannung gegeben, wobei deren Wirkung auf den individuel len Pixel allein abhängig von der Zeit des Einschaltimpulses für das Schaltelement, insbesondere den Feldeffekttransistor ist. Ist dieser entsprechend lang, so sind mit besonderem Vorteil sämtliche Phasen, nämlich die Lösch-, Rücksetz- und Auslesephase möglich.Since there is no separate deletion sequence for deleting the photo diode charge storage and thus the approximately loaded traps that are ultimately responsible for afterglow hen and consequently an afterglow may be possible within the scope of the invention further provided that in addition to the readout and reset pulses a pulse for deleting the Pixel charge storage against the modulated bias voltage will. So everyone is particularly advantageous required impulses only through the already present Given bias voltage, its effect on the individual len pixels solely depending on the time of the switch-on pulse for the switching element, in particular the field effect transistor is. If this is correspondingly long, there are special ones Advantage of all phases, namely the delete, reset and Readout phase possible.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil gegenüber dem Stand der Technik läßt sich dadurch erzielen, daß erfindungsgemäß sämt liche über die Biasspannung gelieferten Impulse im wesentli chen die gleiche Impulshöhe bzw. Impulsamplitude aufweisen können. Denn es ist, da keine Schaltdioden mehr verwendet werden, die kennlinienabhängig ganz bestimmte Spannungshöhen erfordern und ein Übersprechen und dergleichen durch zu hohe Spannung stets zu verhindern ist, folglich nicht mehr nötig, die Impulsamplituden entsprechend einzustellen abhängig vom jeweiligen hierdurch gelieferten Impuls, so daß vorteilhaft eine einheitliche Impulsamplitude gewählt werden kann, was aus steuerungstechnischer Sicht natürlich wesentlich einfa cher ist. Das heißt, daß bei einer erforderlichen Rücklade-Bias spannung von zum Beispiel 3 Volt auch die anderen gelie ferten Impulse die gleiche Amplitude aufweisen können.Another significant advantage over the state of the Technology can be achieved in that everything according to the invention essentially delivered impulses about the bias voltage Chen have the same pulse height or pulse amplitude can. Because it is because no more switching diodes are used depending on the characteristic curve, certain voltage levels require and crosstalk and the like due to high Tension is always to be prevented, therefore no longer necessary, adjust the pulse amplitudes accordingly depending on each pulse thus delivered, so advantageous a uniform pulse amplitude can be chosen what from a control point of view, of course, much simpler cher. This means that if a reload bias is required voltage of for example 3 volts also the other gelie fert pulses can have the same amplitude.

In weiterer Erfindungsausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Steuerimpuls für das Schaltelement, insbesondere den Feldeffekttransistor und die Steuerimpulse der Biasspannung derart miteinander korreliert sind, daß während der Dauer eines die Bearbeitung einer Photodiode ermöglichenden Steuerimpulses für das Schaltelement, insbesondere den Feld effekttransistor zumindest die das Auslesen und Rücksetzen des Pixels bewirkenden Impulse mitgeliefert werden. Durch die Korrelation ist es möglich, den Schaltimpuls stets zum erfor derlichen Zeitpunkt zu liefern, wenn gerade der biasspan nungsseitige Ausleseimpuls ansteht, so daß ein betriebsopti miertes Steuerverhalten realisierbar ist.In a further embodiment of the invention it can be provided that the control pulse for the switching element, in particular the Field effect transistor and the control pulses of bias voltage are correlated with each other in such a way that during the duration one that enables the processing of a photodiode Control pulse for the switching element, in particular the field effect transistor at least the reading and resetting of the pixel causing pulses. Through the Correlation, it is always possible to research the switching pulse to deliver when the biasspan voltage-side readout pulse is present, so that an op mated tax behavior is feasible.

Um ein entsprechendes gruppenmäßiges Auslesen des Wandlers zum Beispiel mit der halben Zeilenzahl bei doppelter Bildfre quenz zu ermöglichen, kann erfindungsgemäß ferner vorgesehen sein, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß die Steuerimpulse für das Schaltelemente, insbesondere den Feldeffekttransistor zur Ermöglichung einer zeilengruppenwei sen, spaltengruppenweisen und/oder pixelclusterweisen Bear beitung zeitgleich geliefert werden. Das heißt, daß vorteil haft beispielsweise die Schaltimpulse für zwei übereinander liegende Zeilen gleichzeitig gegeben werden, so daß beide Zeilen zum Auslesen eingeschaltet werden und sie gleichzeitig auslesbar sind. Durch Bildung mehrerer dieser Zeilengruppen reduziert sich folglich die auszulesende Zeilengruppenzahl auf die Hälfte, was eine doppelte Bildfrequenz ermöglicht.For a corresponding group reading of the converter for example with half the number of lines with double image fre Enabling quenz can also be provided according to the invention be that the control device is designed such that the control pulses for the switching elements, in particular the Field effect transistor to enable a row group Bear, column group wise and / or pixel cluster wise processing can be delivered at the same time. That means that advantage the switching impulses for two are superimposed, for example horizontal lines are given simultaneously, so that both Lines can be switched on for reading and they at the same time are readable. By creating several of these line groups the row group number to be read is consequently reduced to half, which enables a double frame rate.

Um nur beispielsweise die mittleren Zeilen des Wandlers bei entsprechend erhöhter Bildfrequenz auslesen zu können, und so einen Zoom-Effekt zu realisieren, kann die Steuereinrichtung erfindungsgemäß derart ausgebildet sein, daß die Steuerim pulse für das Schaltelement, insbesondere den Feldeffekttran sistor in ihrer Länge derart variierbar sind, daß während der Dauer des Steuerimpulses lediglich der Rücksetzimpuls, gege benenfalls auch der Löschimpuls über die Biasspannung anliegt. In diesem Fall wird folglich durch Variieren bei spielsweise des Transistorsteuerimpulses der Transistor erst dann eingeschalten, wenn seitens der Biasspannung der Ausle seimpuls bereits abgeklungen ist und lediglich die nachfol genden Rücksetz- bzw. Löschimpulse anliegen, so daß die ent sprechend eingeschaltete Zeile eben nicht ausgelesen wird, was im Hinblick auf die Synchronisation der Steuerimpulse miteinander mit besonderem Vorteil einfach möglich ist.To just for example the middle lines of the converter to be able to read according to increased frame rate, and so The control device can implement a zoom effect According to the invention be designed such that the Steuerim pulse for the switching element, especially the field effect trans sistor are so variable in length that during the Duration of the control pulse only the reset pulse, opp possibly also the quenching pulse via the bias voltage is present. In this case, by varying by for example, the transistor control pulse the transistor then switched on when the bias voltage on the Ausle seimpuls has already subsided and only the successor Applying reset or erase pulses so that the ent speaking switched on line is not read out, what in terms of synchronization of the control pulses is easily possible with each other with particular advantage.

Die strahlungsempfindliche Pixelmatrix kann erfindungsgemäß aus amorphem Silizium (aSi) oder aus wasserstoffhaltigem amorphen Silizium (aSi : H) gebildet sein. Um ein Zeilenrau schen aufgrund kleinster Spannungsschwankungen, welche auf grund des Pulsbetriebs der Biasspannung möglich sind, zu kom pensieren, kann ferner vorgesehen sein, daß im Bereich der strahlungsempfindlichen Matrix, vorzugsweise im Randbereich, eine Dunkel-Referenzzone vorgesehen ist, von der Korrektur werte in real time abgeleitet und pro Zeile angewendet wer den.According to the invention, the radiation-sensitive pixel matrix can made of amorphous silicon (aSi) or hydrogen-containing amorphous silicon (aSi: H). Around a row due to the smallest voltage fluctuations which are possible due to the pulse operation of the bias voltage pensieren, can also be provided that in the area of radiation-sensitive matrix, preferably in the edge area, a dark reference zone is provided from the correction values derived in real time and applied per line the.

Neben des erfindungsgemäßen Festkörper-Bildwandlers, der in einem Röntgensystem, insbesondere in einer Röntgendiagnostik einrichtung verwendet werden kann, betrifft die Erfindung ferner ein Röntgensystem, umfassend eine Röntgenstrahlungs quelle, einen diese betreibenden Röntgengenerator und eine einen Bildspeicher umfassende Verarbeitungseinrichtung, ins besondere eine Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem erfin dungsgemäßen Festkörper-Bildwandler.In addition to the solid-state image converter according to the invention, which in an X-ray system, especially in an X-ray diagnosis device can be used relates to the invention an x-ray system comprising an x-ray radiation source, an x-ray generator operating it and one a processing device comprising an image memory, ins in particular an x-ray diagnostic device with an invent solid-state image converter according to the invention.

Dieses Röntgensystem kann erfindungsgemäß derart ausgestaltet sein, daß die während der Belichtung infolge der Bearbeitung der Pixel erhaltenen Signale im Bildspeicherpixel individuell ablegbar und mit weiteren, gegebenenfalls erst nach Beendi gung der Belichtung erhaltenen Signalen verknüpfbar sind, was erforderlich sein kann, da mittels des erfindungsgemäßen Festkörper-Bildwandlers ein kontinuierliches Auslesen und damit Gewinnen von Bildinformation auch während der noch lau fenden Bestrahlung möglich ist, was es erfordert, die bei jeder Auslesung erhaltenen Bildsignale zu speichern und anschließend zur Bildung eines Summenbildes zu verknüpfen.According to the invention, this X-ray system can be configured in this way be that during exposure due to processing of the pixels received individually in the image storage pixel depositable and with others, if necessary only after completion received exposure signals are linkable what may be necessary because by means of the invention Solid-state image converter a continuous reading and thus gaining image information even while still lukewarm radiation is possible, which requires it to store each image signal received and then link to form a total picture.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die von der Steuereinrich tung des Festkörper-Bildwandlers gelieferten Ausleseimpulse mit dem oder den Einschalt- und/oder Ausschaltimpulsen der kontinuierlich oder im Pulsbetrieb betreibbaren Röntgenstrah lungsquelle synchronisierbar sind, wobei im Rahmen der Syn chronisation etwaige Verzögerungen der strahlungsquellensei tigen Signale berücksichtigt werden.It can also be provided that the control unit the readout pulses supplied by the solid-state image converter with the switch-on and / or switch-off impulses X-ray that can be operated continuously or in pulse mode tion source can be synchronized, with the syn chronization any delays in the radiation source signals are taken into account.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungs beispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention result from the execution described below examples and based on the drawings. Show:

Fig. 1 ein Impulsschema mit kombiniertem Schalt-, Auslese- und Rücksetzimpuls, Fig. 1 shows a pulse scheme with a combined switching, readout and reset pulse,

Fig. 2 ein Impulsschema mit funktionsgetrennten Steuerim pulsen und gepulster Biasspannung, Fig. 2 is a timing diagram with function-separated Steuerim pulses and pulsed bias voltage,

Fig. 3 ein Impulsschema für ein gruppenweises Auslesen, Fig. 3 is a timing diagram for a read-out group-wise,

Fig. 4 ein Impulsschema für das Auslesen ausgewählter Zeilen (Zoom-Effekt), Fig. 4 is a timing diagram for reading out selected rows (zoom effect)

Fig. 5 ein Zeit-Impuls-Diagramm zur Darstellung der Addition der erhaltenen Bildsignale im Bildspeicher bei kurzem Strahlungsimpuls im Vergleich zur Bildwiederholzeit, Fig. 5 is a timing pulse diagram illustrating the addition of the obtained image signals in the image memory with a short pulse of radiation compared to the Response time,

Fig. 6 ein Zeit-Impuls-Diagramm bei langem Strahlungsimpuls im Vergleich zur Bildwiederholzeit, Fig. 6 is a timing pulse diagram at long pulse of radiation compared to the Response time,

Fig. 7 ein Schema zur Darstellung der Integration des erfindungsgemäßen Festkörper-Bildwandlers in ein Röntgensystem, und Fig. 7 is a diagram illustrating the integration of the solid-state imaging device according to the invention in an X-ray system, and

Fig. 8 den Pulsverlauf betreffend den Auslese- und Rück setzvorgang gemäß des Standes der Technik. Fig. 8 shows the pulse curve regarding the readout and reset process according to the prior art.

Fig. 8 zeigt zunächst den nachteiligen Stand der Technik betreffend allein die Impulsführung, wobei im gezeigten Bei spiel der Bildwandler bereits den erfindungsgemäßen Aufbau aus Photodiode und einem als Schaltelement verwendeten Feld effekttransistor besitzt und die Biasspannung an sämtlichen Pixeln gleichzeitig anliegt. Wie Fig. 8 zu entnehmen ist, sind vier Pixel P1-P4 ausschnittsweise aus dem Bildwandler dargestellt. Jeder Pixel besteht aus einer Photodiode D_P und einem Schalter TFT, wobei deren Reihenfolge auch vertauscht sein kann. Die Ansteuerleitungen für die Bildzeilen (Line 1, Line 2) der Ansteuereinrichtung 1 werden hier gleichzeitig als Zeitachsen verwendet, um die Steuerimpulse für den Feld effekttransistor-Schalter darzustellen. Mit dem über die Steuereinrichtung gegebenen Impuls VP1 werden alle Pixel des Bildwandlers eingeschaltet, das heißt, das entsprechende Schaltmittel, hier der Feldeffekttransistor, wird so geschal tet, daß die Photodioden bearbeitet werden können. Das Signal VP1 wird auf jeder Ansteuerleitung geführt. Die Dioden werden dann auf die Biasspannung V_B in Sperrichtung aufgeladen. Die Eingänge der Ausleseverstärker in der Ausleseschaltung 2 lie gen auf "virtual ground" und/oder sind gegen Masse kurzge schlossen. Es erfolgt in diesem Fall keine Auswertung. Sind die Pixel eingeschaltet und auf die Biasspannung geladen, folgt ein Röntgenfenster, im gezeigten Beispiel von 25,5 msec Länge, in welches ein Röntgenstrahl von maximal der gleichen Länge plaziert werden kann. Bedingt durch die Rönt genbelichtung, die gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Szintillationsschicht und Umwandlung in sichtbares Licht, auf jede Photodiode trifft, sinkt die Ladespannung V_A jeder Photodiode abhängig von der Röntgendosis und der Puls dauer, wie dies durch die gestrichelte Linie längs "Line 2" angedeutet ist. Der infolge der Ladungsträgergeneration- und rekombination erniedrigte Spannungswert hält sich aufgrund der Diodenkapazität bis zur Auslesung des Pixelladungsspei chers mittels des Impulses VP2. Der Impuls VP2 schaltet lediglich die Pixel einer einzelnen Zeile ein und lädt gleichzeitig auf den Anfangswert der Ladespannung zurück. Dies ergibt sich in Fig. 8 daraus, daß der Impuls VP2 auf Line 1 zeitlich vor dem Impuls VP2 auf Line 2 gegeben wird. Die dabei fließende Ladungsmenge wird von der Ausleseschal tung 2 gleichzeitig für alle Pixel einer Zeile erfaßt und über einen Kondensator in Spannungssignale umgewandelt. Diese Spannungen stellen die Bildinformation einer Bildzeile dar und werden verarbeitet. Die Auslesung des Wandlers dauert so lange, bis jede Zeile ihren eigenen VP2-Impuls erhalten hat und folglich ausgelesen ist. Im gezeigten Beispiel beträgt die gesamte Auslesedauer 54 msec, da insgesamt 1080 Zeilen bei einer Impulsdauer von 50 µsec auszulesen sind. Der gesamte Betrieb beginnend von der Rücksetzung (VP1) bis zur Beendigung dauert im gezeigten Beispiel insgesamt 80 msec. Erst danach kann ein nächster Zyklus beginnen, wobei sich hier dann die Lade-, Belichtungs- und Auslesephase wieder holt. Mit dem Auslesen ist die Bildinformation theoretisch gelöscht. In der Praxis jedoch bleiben Reste erhalten, die durch den längeren Ladeimpuls weiter reduziert werden. Dies bedeutet aber gleichzeitig wiederum eine Verlängerung des gesamten Aufnahmebetriebes. Für unterschiedliche Moden sind unterschiedlich lange Röntgenfenster und damit andere Bild frequenzen notwendig. Das heißt, der gesamte Impulsbetrieb ändert sich modenabhängig und ist nicht konstant. Fig. 8 first shows the disadvantageous state of the art with regard to pulse routing alone, wherein in the example shown the image converter already has the structure according to the invention of a photodiode and a field effect transistor used as a switching element and the bias voltage is present at all pixels at the same time. As can be seen from Fig 8., Four pixels P1-P4 are partial shown from the image converter. Each pixel consists of a photodiode D _P and a switch TFT, the order of which can also be interchanged. The control lines for the picture lines (Line 1, Line 2) of the control device 1 are used here simultaneously as time axes to represent the control pulses for the field effect switch. With the pulse VP1 given by the control device, all pixels of the image converter are switched on, that is to say the corresponding switching means, here the field effect transistor, is switched so that the photodiodes can be processed. The signal VP1 is carried on each control line. The diodes are then charged to the bias voltage V _B in the reverse direction. The inputs of the readout amplifier in the readout circuit 2 lie on "virtual ground" and / or are short-circuited to ground. In this case there is no evaluation. If the pixels are switched on and loaded to the bias voltage, an X-ray window follows, in the example shown 25.5 msec in length, into which an X-ray beam of a maximum of the same length can be placed. Due to the X-ray exposure, which if necessary with the interposition of a scintillation layer and conversion into visible light, strikes each photodiode, the charging voltage V _{A of} each photodiode decreases depending on the X-ray dose and the pulse duration, as is shown by the dashed line along "Line 2" is indicated. The voltage value, which is reduced as a result of the charge generation and recombination, is maintained due to the diode capacitance until the pixel charge memory is read out by means of the pulse VP2. The pulse VP2 only switches on the pixels of a single line and simultaneously charges back to the initial value of the charging voltage. This results in Fig. 8 from the fact that the pulse VP2 on line 1 is given before the pulse VP2 on line 2. The flowing amount of charge is detected by the Ausleseschal device 2 simultaneously for all pixels of a line and converted into voltage signals via a capacitor. These voltages represent the image information of an image line and are processed. Reading the converter takes so long until each line has received its own VP2 pulse and is therefore read out. In the example shown, the total readout time is 54 msec, since a total of 1080 lines can be read out with a pulse duration of 50 µsec. The entire operation, starting from the reset (VP1) to completion, takes a total of 80 msec in the example shown. Only then can a next cycle begin, in which case the loading, exposure and readout phases are repeated. The image information is theoretically deleted when it is read out. In practice, however, residues remain, which are further reduced by the longer charging pulse. But at the same time this means an extension of the entire recording operation. X-ray windows of different lengths and thus different image frequencies are necessary for different modes. This means that the entire pulse operation changes depending on the mode and is not constant.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Impulsfolge unter Verwen dung eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildwandlers mit Pixeln bestehend aus einer Photodiode und einem Feldeffekt transistor. Die gezeigte Impulsfolge wird unabhängig von dem Belichtungsmodus immer angewandt, das heißt, eine Folgenände rung bedingt durch eine Modenänderung tritt hier nicht mehr auf. Im gezeigten Beispiel werden den Zeilen lediglich ein einziger Impuls VP geliefert, welcher sowohl als Steuerimpuls für den Feldeffekttransistor wie auch zum Auslesen und Rück setzen dient. Die Röntgenimpulse sind hierbei lang gegen die Dauer von VP und können asynchron appliziert werden. Die Aus lesung erfolgt während der Belichtung. Folglich bestimmt hier der Abstand der Röntgenpulse die Bildrate und nicht der Abstand der Ausleseimpulse. Dieser legt nur die höchstmögli che Bildfrequenz fest. Mit dem Impuls VP wird gleichzeitig der Feldeffekttransistor eingeschalten und auf die Biasspan nung V_B, die an sämtlichen Pixeln zur gleichen Zeit anliegt, zurückgeladen. Eine eigene Rücksetzphase ist also nicht erforderlich, da mit dem Auslesen gleichzeitig die Rückladung verbunden ist. Denn das Auslesesignal wird von dem erforder lichen Spannungsbetrag, der für die Rückladung auf die Bias spannung, die durch die Belichtung erniedrigt wurde, gebil det. Während der Dauer von VP wird die Röntgenstrahlung nicht aufgenommen, da während dieser Zeit die Diode bearbeitet wird und eine Ladungsträgergeneration unterbleibt. Diese Verluste sind jedoch vernachlässigbar, damit verbundene Bildartefakte gehen im Quantenrauschen unter. Im Spezialfall konstant lan ger Röntgenpulse kann, um Bildartefakte zu vermeiden, der Röntgenpuls mit dem Ausleseimpuls z. B. der ersten Zeile synchronisiert werden, so daß der minimale Verlust durch entsprechende Korrektur ausgeglichen werden kann. Fig. 1 shows a pulse train according to the invention using a solid-state image converter according to the invention with pixels consisting of a photodiode and a field effect transistor. The pulse sequence shown is always applied regardless of the exposure mode, that is, a sequence change due to a mode change no longer occurs here. In the example shown, the lines are only supplied with a single pulse VP, which is used both as a control pulse for the field effect transistor and for reading and resetting. The x-ray pulses are long against the duration of VP and can be applied asynchronously. The reading takes place during the exposure. Consequently, the distance between the X-ray pulses determines the frame rate and not the distance between the readout pulses. This only determines the highest possible frame rate. With the pulse VP, the field effect transistor is switched on at the same time and reloaded to the bias voltage V _B , which is present at all pixels at the same time. A separate reset phase is therefore not necessary since the read-out is connected with the reload. This is because the readout signal is formed from the required voltage amount, which is used for the reloading to the bias voltage, which has been reduced by the exposure. The X-ray radiation is not recorded during the duration of VP, since the diode is processed during this time and a generation of charge carriers does not occur. However, these losses are negligible, and associated image artifacts are lost in quantum noise. In the special case, constant long x-ray pulses can, in order to avoid image artifacts, the x-ray pulse with the readout pulse z. B. the first line can be synchronized so that the minimum loss can be compensated for by appropriate correction.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist keine eigene Löschse quenz vorgesehen, so daß Nachleuchteffekte durch Restladungen zu befürchten sind. Um dies zu vermeiden, ist ein Impulsplan gemäß Fig. 2 vorteilhaft. Bei dieser erfolgt eine Trennung der Funktionalitäten der Impulse. Diese werden nicht mehr über einen gemeinsamen Impuls geliefert, sondern in Form getrennter Signale. Auch hier werden zeileneigene individu elle Transistorschaltimpulse (TFT on) geliefert, wie bereits bei Fig. 1. Jedoch dienen diese allein zum Schalten des Feld effekttransistors. Die erforderlichen Auslese- und Rücksetz impulse werden hier durch geeignete Modulation der Biasspan nung geliefert. Da diese an sämtlichen Pixeln gleichzeitig anliegt, folglich auch die entsprechenden Arbeitsimpulse, kommt somit den Schaltimpulsen für den Transistor ein tat sächlicher echter Schaltcharakter zu, da diese lediglich den Pixel ein- und ausschalten, so daß die Biasimpulse "wirken" können. Die Einschaltimpulse der Feldeffekttransistoren einer Zeile und die während der Einschaltdauer an der entsprechen den Zeile anliegenden Impulse der Biasspannung bilden quasi ein logisches "UND". Infolgedessen kann während der Zeit des Schaltimpulses zwischen drei auf den Pixel wirkenden Phasen unterschieden werden: Einer Löschphase, einer Rücksetzphase und einer Auslesephase. Mit dem mittleren Impuls VP1 werden die Photodioden zur Löschung des bisherigen Zustands (Auf füllen der Traps) kurz in den leitenden Zustand überführt. Der Einschaltwiderstand der Feldeffekttransistoren sorgt für den Ausgleich der Unterschiede der Durchlaßkennlinien der Dioden (quasi Stromeinprägung). Mit dem nachfolgenden Impuls VP2 erfolgt die Aufladung der Dioden einer Zeile im Sperr zustand. Anschließend endet der Transistorsteuerimpuls einer Zeile, und der Steuerimpuls einer nachfolgenden Zeile liegt an, so daß diese bearbeitet werden kann. In der Zeit zwischen dem Ende des Transistorschaltimpulses und der nächsten Anwahl kann die Röntgenstrahlung wirken, das heißt, während dieser Zeit liegt die Integrationsphase an. Wird nun der nächste Schaltimpuls gegeben, so wirkt zunächst der Impuls VP3 sei tens der Biasspannung, der im gezeigten Beispiel gleich der VP2-Spannung ist, als Ausleseimpuls. Nur während VP3 anliegt, sind die Erdungsschalter und Rücksetzschalter der Auslese schaltung 2 offen und der Lesekanal in Betrieb. Die Auslese frequenz ist unverändert. Das heißt, der Auslesebetrieb ist für jede Zeile stets der gleiche. Auch wird die Biastaktung gleich wie die Taktung der Schaltimpulse "TFT on" bei Moden änderung nicht geändert, so daß auch gemäß der Ausführungs form nach Fig. 2 ein modenunabhängiger Betrieb erfolgt. In the embodiment shown in FIG. 1, no own quenching is provided, so that afterglow effects from residual charges are to be feared. In order to avoid this, a pulse schedule according to FIG. 2 is advantageous. This separates the functionalities of the impulses. These are no longer delivered via a common pulse, but in the form of separate signals. Here, too, line-own individual transistor switching pulses (TFT on) are supplied, as already shown in FIG. 1. However, these serve only for switching the field effect transistor. The required readout and reset pulses are provided here by suitable modulation of the bias voltage. Since this is present at all pixels at the same time, and consequently also the corresponding working pulses, the switching pulses for the transistor have an actual, real switching character, since they only switch the pixel on and off, so that the bias pulses can "act". The switch-on pulses of the field-effect transistors in one line and the pulses of bias voltage applied to the corresponding line during the switch-on form, so to speak, a logical "AND". As a result, a distinction can be made between three phases acting on the pixel during the time of the switching pulse: an erase phase, a reset phase and a readout phase. With the middle pulse VP1, the photodiodes for deleting the previous state (filling up the traps) are briefly converted into the conductive state. The on-resistance of the field effect transistors compensates for the differences in the forward characteristics of the diodes (quasi current injection). With the subsequent pulse VP2 the diodes of one row are charged in the off state. The transistor control pulse on one line then ends and the control pulse on a subsequent line is applied so that it can be processed. In the time between the end of the transistor switching pulse and the next selection, the X-rays can act, that is, during this time the integration phase is pending. If the next switching pulse is now given, the pulse VP3 first acts as bias voltage, which in the example shown is equal to the VP2 voltage, as a readout pulse. The earthing switches and reset switches of the readout circuit 2 are only open and the read channel is in operation only while VP3 is present. The readout frequency is unchanged. This means that the read mode is always the same for each line. Also, the bio clocking is not changed in the same way as the clocking of the switching pulses "TFT on" when the mode changes, so that mode-independent operation also takes place in accordance with the embodiment according to FIG. 2.

Fig. 3 zeigt schließlich ein Beispiel für eine Impulsfolge im Falle einer zeilengruppierten Auslesung des gesamten Bild wandlers z. B. mit der halben Zeilenzahl bei doppelter Bild frequenz. In diesem Fall werden die Ansteuerimpulse für zwei benachbarte Zeilen zeitgleich gegeben, so daß beide Zeilen zur gleichen Zeit auslesebereit sind. Dies ist möglich, da an beiden Zeilen ebenfalls die entsprechenden Arbeitsimpulse über die Biasspannung anliegen. Der Zeitablauf von Löschen/Rück setzen bis zur Auslesung wird folglich nicht verändert, so daß das Dunkelbild - außer durch die Aufaddition der Nachbarsignale - sich im wesentlichen nicht verändert, wenn der Widerstand zur Masse und das Übersprechen von der Bias leitung klein genug sind. Das Dunkelbild für die Offset korrektur im gruppierten Mode kann aus dem des nicht grup pierten Mode errechnet werden. Fig. 3 shows an example of a pulse train in the case of a line-group reading of the entire image converter z. B. frequency with half the number of lines at twice the picture. In this case, the control pulses for two adjacent lines are given at the same time, so that both lines are ready to read out at the same time. This is possible because the corresponding work impulses via the bias voltage are also present on both lines. The time sequence from reset / reset to readout is consequently not changed, so that the dark image - apart from the addition of the neighboring signals - essentially does not change if the resistance to ground and the crosstalk from the bias line are small enough. The dark image for the offset correction in the grouped mode can be calculated from that of the non-grouped mode.

Um nur einen Teil des Bildwandlers auszulesen und damit einen Zoom-Effekt zu erreichen, ist ein Impulsplan gemäß Fig. 4 vorgesehen. Bei diesem ist eine geringe Veränderung des Zeitablaufs der Anwahlimpulse "TFT on" für die nicht auszule senden Bildteile, z. B. am oberen und unteren Sensorrand erforderlich. Wie Fig. 4 zu entnehmen, ist der Schaltimpuls "TFT on" für die Feldeffekttransistoren TFT der "Line 1" gegenüber dem der "Line 2" (z. B. in Sensormitte) etwas kür zer, das heißt, er wird später gegeben, endet aber zur glei chen Zeit. Bezogen auf die anliegenden Biasspannungsimpulse bedeutet dies, daß die "Line 1" während der Dauer von VP3, also während des Ausleseimpulses, nicht eingeschaltet ist, das heißt, nicht ausgelesen wird. Wohl aber liegt der Ein schaltimpuls für "Line 1" während der Dauer von VP1 und VP2 an, das heißt, die Photodioden werden gelöscht und zurückge setzt. Der Gleichgewichtszustand zwischen Auf- und Entladung des Bildwandlers bleibt hierbei weitgehend erhalten, so daß beim Modenwechsel höchstens geringe Restartefakte verbleiben können, die aber durch eine entsprechende Zeilenkorrektur ausgeglichen werden können. In order to read out only a part of the image converter and thus achieve a zoom effect, a pulse plan according to FIG. 4 is provided. This is a small change in the timing of the selection pulses "TFT on" for the not to be read image parts, eg. B. required at the top and bottom of the sensor. As can be seen in FIG. 4, the switching pulse "TFT on" for the field effect transistors TFT of "Line 1" is somewhat shorter than that of "Line 2" (eg in the middle of the sensor), that is, it is given later, but ends at the same time. In relation to the bias voltage pulses present, this means that "Line 1" is not switched on during the duration of VP3, that is to say during the readout pulse, that is to say is not read out. However, the switch-on pulse for "Line 1" is present for the duration of VP1 and VP2, which means that the photodiodes are deleted and reset. The state of equilibrium between the charging and discharging of the image converter is largely retained, so that at most small residual artifacts can remain when the mode is changed, but these can be compensated for by a corresponding line correction.

Fig. 5 zeigt schließlich die Art der Aufaddition der beim Auslesen erhaltenen Einzelbilder für den asynchronen Fall mit einem Röntgenpuls tx, der kurz gegen die Bildwiederholzeit ft ist. Gezeigt ist der einfache Fall ohne aktive Rücksetzung für die ersten vierzehn Zeilen des Bildwandlers. Der asyn chron kommende Röntgenpuls tx definiert den ersten Auslese puls, der Bildinformation transportiert. Diese erste Informa tionszeile ist mit "1" gekennzeichnet. Die zugehörige Lade spannung V_A der Dioden ist für jede Zeile punktiert wieder gegeben. Alle weiteren Zeilenimpulse, die zum Bild beitragen, sind fett gezeichnet. Nach Auslesen der insgesamt 1024 Zeilen steht die mit 1 gekennzeichnete Zeile wieder zur Auslesung an. Wie Fig. 5 zu entnehmen, erhält diese und die weiteren Zeilen 2, 3 und 4 einen zweiten relevanten Ausleseimpuls, alle vorhergehenden lediglich einen. Dieser zweite Aus leseimpuls entsteht durch die endliche Dauer des Röntgenpul ses, die eine etwas längere Auslesephase als die Bildwieder holzeit erfordert. Das heißt, da der erste Ausleseimpuls wäh rend des Röntgenimpulses gegeben wird, und da während des Ausleseimpulses gleichzeitig die Ladespannung der Photodiode rückgesetzt wird, wird diese bedingt durch die nach Beendi gung des Ausleseimpulses noch andauernde Röntgenbelichtung wiederum reduziert, das heißt, es wird Bildinformation einge prägt. Diese wird nun nachfolgend durch den zweiten Ausle seimpuls, den sogenannten "Nachläufer" oder "Trailer" erfaßt und verwertet. Die in Teilen (zweimal) ausgelesene Informa tion dieser Nachläufer ist im Rechner je Zeile zu addieren, um keine Information zu verlieren. Fig. 5 finally shows the manner of adding up the obtained when reading frames for the asynchronous case, tx with an X-ray pulse, which is short ft against the Response time. The simple case without active reset is shown for the first fourteen lines of the image converter. The asyn chron coming x-ray pulse tx defines the first readout pulse that transports image information. This first line of information is marked with "1". The associated charging voltage V _{A of} the diodes is punctured for each line. All other line impulses that contribute to the image are shown in bold. After reading out the 1024 lines in total, the line marked with 1 is ready for reading again. As can be seen FIG. 5, this and the further lines receives 2, 3 and 4 a second relevant readout pulse, only one all previous. This second readout pulse results from the finite duration of the X-ray pulse, which requires a somewhat longer readout phase than the image repetition time. That is, since the first readout pulse is given during the x-ray pulse, and since the charging voltage of the photodiode is reset at the same time during the readout pulse, this is again reduced due to the x-ray exposure that continues after the readout pulse has ended, that is, image information is inserted shapes. This is then detected and utilized by the second readout pulse, the so-called "trailer" or "trailer". The information read out in parts (twice) by these followers must be added to each line in the computer in order not to lose any information.

Für einen Röntgenimpuls tx, der länger als die Bildwiederhol zeit ft ist, ist der Ablauf in Fig. 6 dargestellt. Der Nor malfall ist hier, daß zwei Ausleseimpulse pro Zeile gegeben sind, folglich pro Zeile zwei Zeileninformationen im Rechner auf zuaddieren sind. Lediglich in den Zeilen 1-4 ergeben sich aus den bereits bezüglich Fig. 5 genannten Gründen "Trailer", die entsprechend zu behandeln sind. For an x-ray pulse tx that is longer than the image repetition time ft, the process is shown in FIG. 6. The normal case here is that there are two readout pulses per line, consequently two line information must be added to each line in the computer. Only in lines 1-4 , for the reasons already mentioned with regard to FIG. 5, do "trailers" result which must be treated accordingly.

Wie sich aus den Fig. 5 und 6 ergibt, liegt ein Meßfehler dann vor, wenn der Ausleseimpuls in das Röntgenfenster fällt, weil dann für die Dauer des Ausleseimpulses nicht integriert wird. Dieser Fehler tritt nur für die Nachlaufzeilen auf, so daß sich etwaige Artefakte hierauf beschränken. Diese Fehler sind jedoch für jeden Betriebsmodus vernachlässigbar und durch entsprechende Bildkorrektur korrigierbar.As can be seen from FIGS . 5 and 6, there is a measurement error when the readout pulse falls into the X-ray window, because then it is not integrated for the duration of the readout pulse. This error only occurs for the trailing lines, so that any artifacts are limited to this. However, these errors are negligible for each operating mode and can be corrected by appropriate image correction.

Fig. 7 zeigt schließlich ein Beispiel für die Integration des erfindungsgemäßen Bildwandlers in ein Röntgensystem. Dieses umfaßt einen Generator 3, der über eine Steuereinrichtung 4 entsprechend getriggert wird. Über den Generator 3 wird eine Röntgenstrahlungsquelle 5 betrieben, in deren Strahlungsbe reich der Festkörper-Bildwandler 6 angeordnet ist. Diesem nachgeschaltet ist ein Computer 7, der zur Erzeugung eines Bildes 8 dient. Da die Flanken für Ein- und Ausschaltung der Strahlung zeitverzögert kommen können, wird statt des Trig gersignals tx das verzögerte Signal tx_v an den Wandler 6 wei tergegeben, der über die Steuereinrichtung 9 im jeweiligen Mode, also ob eine normale Zeilenweiseauslesung, eine Grup penweiseauslesung oder ein Zoom-Betrieb gefordert ist, gesteuert wird. Über das Signal tx_v sind die bei Strahlungs beginn gerade ausgelesenen Detektorzeilen und die Strahlungs dauer definiert. Da auch die Informationsübermittlung zum Bildrechner hin Verzögerungen bewirken kann, wird entweder die Information über die Nummer der Startzeile und die Strah lungsdauer codiert weitergereicht oder als weiterverzögertes Signal tx_vv übermittelt. Falls die Bildwiederholrate ft und/oder die Lesepulsdauer einstellbar sind, werden auch sie - neben der Bildinformation - zum Computer 7 gegeben und dort zum Bild 8 weiterverarbeitet. Fig. 7 shows an example of the integration of the image sensor according to the invention in an X-ray system. This comprises a generator 3 , which is triggered accordingly via a control device 4 . An X-ray source 5 is operated via the generator 3 , in the radiation area of which the solid-state image converter 6 is arranged. This is followed by a computer 7 , which is used to generate an image 8. Since the edges for switching the radiation on and off can come with a time delay, instead of the trigger signal tx, the delayed signal tx _{v is passed} on to the converter 6 , which is read out via the control device 9 in the respective mode, that is whether a normal line-by-line reading, a group-by-line reading or zoom operation is required. The detector lines just read at the start of radiation and the duration of the radiation are defined via the signal tx _v . Since the transmission of information to the image computer can also cause delays, the information about the number of the start line and the radiation duration is either passed on in coded form or transmitted as a further delayed signal tx _vv . If the image repetition rate ft and / or the reading pulse duration are adjustable, they are also - in addition to the image information - sent to the computer 7 and processed there to form the image 8.

Claims

1. Solid-state image converter for detecting radiation emitted by a radiation source, in particular X-ray radiation, with radiation-sensitive pixels arranged in a matrix (P1, P2, P3, P4), each of which has a photodiode (D _P ) as a radiation-sensitive element , and a control device for individually controlling the pixels in order to read out and reset the photodiode by means of suitable control pulses, wherein an active switching element, in particular a field effect transistor (TFT), is assigned to each photodiode within the respective pixel, which is provided by means of a suitable control pulse supplied by the control device is switchable and, depending on the switching state, enables reading and resetting of the photodiode (D _P ), all control pulses being given in a time sequence that is the same for each operating mode.

2. Solid-state image converter according to claim 1, characterized in that the Biasspan voltage (V _B ) required at least to reset to a certain potential is present at every point in time at each pixel (P1, P2, P3, P4), the looping through the Bias voltage (V _B ) to the pixel-specific photodiode (D _P ) is solely dependent on the switching state of the pixel-specific switching element, in particular the field-effect transistor (TFT).

3. Solid-state image converter according to claim 1 or 2, there characterized in that the scarf ten of the switching element, in particular the field effect transistor stors (TFT) and the reading and resetting process using a common control pulse (VP).

4. Solid-state image converter according to claim 1 or 2, characterized in that the control pulses (VP2, VP3) for reading and resetting the pixels (P1, P2, P3, P4) and the control pulse (TFT on) for switching the switching element, in particular the field effect transistor (TFT) are separate signals, and that the control pulses for reading and resetting the pixels are supplied with the corresponding pulse sequence modulated bias voltage (V _B ).

5. Solid-state image converter according to claim 4, characterized in that an additional pulse (VP1) for deleting the pixel charge memory via the bias voltage (V _B ) is given.

6. Solid-state image converter according to claim 4 or 5, characterized in that all the pulses supplied via the bias voltage (V _B ) (VP1, VP2, VP3) have essentially the same pulse height or pulse amplitude.

7. Solid-state image converter according to one of claims 4 to 6, characterized in that the control pulse for the switching element, in particular the field effect transistor (TFT) and the control pulses of the bias voltage are correlated with one another such that during the duration of the processing of a photodiode ( D _P ) enabling control pulse for the switching element, in particular the field effect transistor (TFT) at least the reading and resetting of the pixel causing pulses are delivered.

8. Solid-state image converter according to one of the preceding claims, characterized in that the control device is designed such that the control pulses for the switching elements, in particular the field effect transistors (TFT) to enable a row-by-row, column-group and / or pixel cluster-wise processing are delivered at the same time ( Fig. 3).

9. Solid-state image converter according to one of claims 4 to 8, characterized in that the control device is designed such that the Steuerim pulse for the switching element, in particular the field effect transistor (TFT) are so variable in length that during the duration the control pulse is only the reset pulse, possibly also the erase pulse via the bias voltage ( Fig. 4).

10. Solid-state image converter according to one of the preceding Claims, characterized in that the radiation-sensitive pixel matrix made of amorphous silicon (aSi) or from hydrogen-containing amorphous silicon (aSi: H) is formed.

11. Solid-state image converter according to one of the preceding Claims, characterized, that in the area of the radiation-sensitive matrix, preferably a dark reference zone is provided in the edge area.

12. Solid-state image converter according to one of the preceding Claims characterized by the use in an X-ray system, especially in an X-ray diagnosis Facility.

13. X-ray system comprising an X-ray radiation source ( 3 ), an X-ray generator ( 1 ) operating the same and an image memory including processing device ( 5 ), in particular X-ray diagnostic device, characterized by a solid-state image converter according to one of claims 1 to 11.

14. X-ray system according to claim 13, characterized ge indicates that during the exposure signals obtained in the image due to the processing of the pixels memory can be stored pixel by pixel and with other, given if necessary, Si obtained only after completion of the exposure signals can be linked.

15. X-ray system according to claim 13 or 14, characterized in that the readout pulses supplied by the control device ( 7 ) of the solid-state image converter ( 4 ) with the switch-on and / or switch-off pulses of the X-ray source which can be operated continuously or in pulsed operation ( 3 ) can be synchronized.

16. X-ray system according to claim 15, characterized ge indicates that as part of the Synchronisa tion any delays in the radiation source-side Si gnals are taken into account.