[发明专利]图像传感器和包括图像传感器的成像系统

说明书

本发明涉及图像传感器并且涉及包括图像传感器的成像系统。本发明尤其涉及X射线图像传感器和成像系统。根据本发明的图像传感器包括像素阵列，所述像素阵列包含布置在行和列的矩阵中的多个有源像素，以及多个列线，出于输出像素信号的目的相同列中的像素的输出耦合到所述列线。所述图像传感器进一步包括读出电路系统，所述读出电路系统包含多个读出单元，每个读出单元经配置以用于通过所述读出单元的输入节点读出相应的列线。所述图像传感器的特征在于所述图像传感器进一步包括电容单元，例如电容器，以用于将每个输入节点电容式耦合到其对应的列线。

技术领域

本发明涉及图像传感器并且涉及包括图像传感器的成像系统。本发明尤其涉及X射线图像传感器和成像系统。

背景技术

除非另外说明，否则根据本发明的图像传感器包括经配置以用于俘获电磁辐射的图像传感器。确切地说，此辐射可以呈可见光的形式或者它可以呈X射线的形式。

当图像传感器经配置以用于感测X射线时，它可包括光敏元件，例如光电二极管，其经配置以用于吸收传入X射线光子并且产生光电流。此类型的转换被称作直接转换。其它图像传感器可包括闪烁剂层，其将传入X射线光子转换成可见光光子。这些后者的光子可以由光敏元件吸收，所述光敏元件继而产生光电流。此类型的转换被称作间接转换。本发明涉及两种类型的转换。

图像传感器通常包括像素阵列。此阵列包括布置在行和列的矩阵中的多个像素。图像传感器通常进一步包括多个列线，出于输出像素信号的目的相同列中的像素的输出耦合到所述列线。图像传感器随后进一步包括读出电路系统。此电路系统包括多个读出单元，每个读出单元经配置以用于通过读出单元的输入节点读出相应的列线。

在图1中示出已知的图像传感器1的实例。此处，出于说明性目的仅示出了矩阵的单个像素2。像素2是无源像素，其包括耦合在接地与选择FET Ts的源极端子之间的光电二极管PD，选择FET Ts的栅极连接到行选择线rs。代替具有固定在接地电势下的阳极，可使用不同的电势，例如，-5V。选择FET Ts的漏极端子连接到列线cl。一些寄生电容与此线相关联。在图1中，此寄生电容由电容器Cp表示。通常，像素矩阵的每一行连接到相应的行选择线并且每一列连接到相应的列线。出于驱动行选择线的目的，图像传感器1包括确保相同列中的两个像素未在相同时间无意地连接到相同列线的行控制器(未示出)。

图像传感器1进一步包括读出电路系统。此电路系统包括多个读出单元3，通常每列线一个单元。在图1中，单个读出单元3示出为包括电荷放大器31、相关双取样“CDS”单元32和模/数转换器“ADC”33。

电荷放大器31包括差分放大器34，例如运算放大器，具有连接到参考电压Vref的非反相端子“+”，以及经由反馈电容器Cf连接到放大器34的输出端的反相端子“-”。开关s1与反馈电容器Cf并联布置。

放大器34的输出端连接到CDS单元32，其执行两个测量并且将这些测量之间的差异馈送到ADC 33以用于将差异转换成数字数值。

在图1中，像素阵列布置在薄膜晶体管“TFT”面板上。更确切地说，在TFT面板上的薄膜晶体管对应于选择晶体管Ts。光电二极管PD通常通过在TFT面板上布置光敏材料的小岛状物实现，例如非晶硅。

此外，在图1中，读出单元3实现在布置于半导体裸片上的集成电路中。半导体裸片上的集成与TFT面板上的集成之间的划分由虚线4指示。