用于检测传感器元件网格中的传感器信号的检测设备和方法技术

本发明专利技术提供了一种用于至少检测由传感器元件(15)生成的传感器元件信号(12)的出现和出现位置的检测设备(2)，包括检测器元件电路(11)的阵列，每个检测器元件电路生成元件行输出(13)和至少一个元件列输出(14)。检测设备(2)：对于每一行检测器元件电路(11)，至少确定对应于该行的检测器元件电路(11)的元件行输出(13)之和的第一行求和信号(23)，以及行地址信号(33)，其通过处于活动状态来指示第一行求和信号(23)超过阈值；对于每一列检测器元件电路(11)，至少确定对应于该列的检测器元件电路(11)的元件列输出(14)之和的第一列求和信号(25)，以及列地址信号(34)，其通过处于活动状态来指示第一列求和信号(25)超过阈值。态来指示第一列求和信号(25)超过阈值。态来指示第一列求和信号(25)超过阈值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测传感器元件网格中的传感器信号的检测设备和方法


[0001]本专利技术涉及电子传感设备领域，特别是具有传感器网格的电子传感设备。本专利技术涉及一种用于检测传感器元件网格中的传感器信号的检测设备和方法，如相应独立权利要求的前序部分所述。

技术介绍

[0002]例如用于正电子发射断层摄影(PET)的典型像素化辐射检测器，伽马照相机(也称为闪烁照相机或安格照相机)，使用多个检测元件，例如闪烁体和快速光传感器。检测器的空间分辨率取决于传感器元件的尺寸和单个传感器元件的数量。随着传感器元件的尺寸和单个传感器元件数量的增加，传感器读数通常是多路复用的。传感器元件通常是具有相当大电容的电流源。连接传感器元件信号的子集并联连接这些电容，这导致信号退化，特别是脉冲边沿变慢，并且导致网格尺寸和性能之间发生折衷。目前的解决方案需要对信号幅度进行数字化，以确定哪些传感器元件是信号源，这导致需要数字化的通道数量通常呈线性增加。
[0003]US 9 405 023 B2公开了一种硅光电倍增器(SiPM)形式的光电检测器阵列的接口，每个硅光电倍增器具有模拟信号输出。确定了三个加权和，应用不同的权重。第一加权和表示命中的能量水平，第二加权和表示命中的X位置，第三加权和表示命中的Y位置。在这些信号的求和中，其模拟值保持相关，并且模拟处理的精度直接影响X和Y位置的精度。
[0004]US 2016/041277 A1以类似的方式公开了计算位置加权电流之和，其比值指示辐射信号在检测器阵列上的位置。
[0005]EP 0 287 197 A1公开了辐射图像检测系统中的缓冲电路。缓冲电路包括FET，其栅极和漏极分别连接到辐射传感器的输出和放大器的输入。此外，每个缓冲电路实现具有两个输出端子的电流镜电路，其中一个输出端子用于行侧放大器，而另一个输出端子用于列侧放大器。
[0006]WO 2014/173644 A1公开了一种检测电路，其首先为每个图像像素生成数字信号，然后经由模拟信号处理这些数字信号。
[0007]US 2012/305984 A1公开了一种具有双集电极晶体管的静电放电保护电路。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的是创建一种用于检测最初提到的类型的传感器元件网格中的传感器信号的检测设备和方法，其克服了上述缺点。
[0009]这些目的通过根据相应独立权利要求的用于检测传感器元件网格中的传感器信号的检测设备和方法来实现。
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供了如下检测设备。
[0011]该检测设备用于至少检测由传感器元件生成的传感器元件信号的出现和出现位置。该检测设备包括多个检测器元件电路，每个检测器元件电路被配置为处理相关联的传
感器元件信号并生成对应于相关联的传感器元件信号的检测器元件信号。
[0012]对于每个检测器元件电路，检测器元件信号包括至少一个元件行输出和至少一个元件列输出，其中这两个输出的值彼此对应。特别是，这两个输出的值可以彼此相等。检测器元件电路分成行子集和列子集，
[0013]·
其中所有行子集的并集是检测器元件电路的集合，并且每个检测器元件电路恰好是行子集之一的成员(换句话说：行子集的每个成对组合的交集是空集)，
[0014]·
其中所有列子集的并集是检测器元件电路的集合，并且每个检测器元件电路恰好是列子集之一的成员(换句话说：列子集的每个成对组合的交集是空集)，
[0015]·
其中行子集之一与列子集之一的每个成对交集恰好包含一个检测器元件电路，
[0016]该检测设备被配置成：
[0017]·
对于检测器元件电路的每个行子集，至少确定对应于该行子集的检测器元件电路的元件行输出之和的第一行求和信号，以及通过处于活动状态来指示第一行求和信号超过阈值的行地址信号，
[0018]·
对于检测器元件电路的每个列子集，至少确定对应于该列子集的检测器元件电路的元件列输出之和的第一列求和信号，以及通过处于活动状态来指示第一列求和信号超过阈值的列地址信号。
[0019]传感器元件可以布置在N行和M列传感器元件的网格中。
[0020]检测器元件电路与传感器元件的关联通常是一对一的关联。
[0021]结果，如果发生引起恰好传感器元件之一中生成传感器元件信号的事件，并且如果传感器元件信号的幅度引起行求和信号之一和列求和信号之一超过各自的阈值，则恰好一个行地址信号和恰好一个列地址信号将处于活动状态，从而指示传感器元件的位置和相应的事件。
[0022]在实施例中，当检测器元件电路连接到传感器元件时(传感器元件布置成行和列形成网格)，特定行中的传感器元件通过一对一的对应关系与相应行子集的检测器元件电路相关联。同样，特定列的传感器元件通过一对一的对应关系与相应列子集的检测器元件电路相关联。
[0023]通常，当说一个信号对应于另一个信号时，这意味着存在一对一的对应关系，即使得两个信号的值相关的双射函数。无论极性是否反转，这两个信号之间通常存在比例关系。两个信号之间的比例常数可以是任何实数。在某些情况下，特别是当两个信号由同一电路生成时，这种称为彼此对应的信号彼此相等。
[0024]信号超过阈值可能意味着信号变得大于或小于阈值。根据阈值对应哪个信号，其值可能会有所不同。阈值可以是恒定值，也可以动态调整，如在恒比鉴别器(CFD)中。更一般地，可以对信号进行处理以执行变换和对变换后的信号的评估。评估返回关于信号的信息，这在功能上可以与提供信号已经超过(静态或动态确定的)阈值的信息相同。
[0025]在实施例中，权利要求的检测设备被配置成，
[0026]·
对于检测器元件电路的每个行子集，至少确定对应于该行子集的检测器元件电路的元件行输出之和的第二行求和信号，以及对应于第二行求和信号之和的行总信号。
[0027]这使得有可能生成行总信号作为第一信号，该第一信号对应于所有传感器元件信号之和，并且可以用于进一步的信号处理，例如用于确定引起传感器元件信号的事件的幅
度，或者用于触发定时电路等。
[0028]两个求和信号(行或列)中的至少一个足以触发地址信号的锁存。
[0029]为了使一个信号早于另一个信号，例如触发信号早于定时信号，可以通过处理或通过延迟线(例如电缆)来延迟定时信号。
[0030]在实施例中，权利要求的检测设备被配置成，
[0031]·
对于检测器元件电路的每个列子集，至少确定对应于该列子集的检测器元件电路的元件列输出之和的第二列求和信号，以及对应于第二列求和信号之和的列总信号。
[0032]这使得有可能生成列总信号作为对应于所有传感器元件信号之和的第二信号，其中该第二信号独立于第一信号而生成。这允许第二信号独立于第一信号生成和处理，并且不影响第一信号。这对于高速信号处理可能是有利的，在高速信号处理中，对带宽和线性度可能有不同的要求。
[0033]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于至少检测由传感器元件(15)生成的传感器元件信号(12)的出现和出现位置的检测设备(2)，其中，所述检测设备(2)包括多个检测器元件电路(11)，每个所述检测器元件电路(11)被配置为处理相关联的传感器元件信号(12)并生成与所述相关联的传感器元件信号相对应的检测器元件信号(13，14)，对于每个所述检测器元件电路(11)，所述检测器元件信号包括至少一个元件行输出(13)和至少一个元件列输出(14)，其中这两个输出的值彼此对应，特别是彼此相等，所述检测器元件电路(11)被分成行子集和列子集，
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其中所有所述行子集的并集是所述检测器元件电路(11)的集合，并且每个所述检测器元件电路(11)恰好是所述行子集之一的成员，
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其中所有所述列子集的并集是所述检测器元件电路(11)的集合，并且每个所述检测器元件电路(11)恰好是所述列子集之一的成员，
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其中所述行子集之一与所述列子集之一的每个成对交集恰好包含一个检测器元件电路(11)，所述检测设备(2)被配置为，
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对于所述检测器元件电路(11)的每个行子集，至少确定与该行子集的所述检测器元件电路(11)的所述元件行输出(13)之和相对应的第一行求和信号(23)，以及行地址信号(33)，所述行地址信号(33)通过处于活动状态来指示所述第一行求和信号(23)超过阈值，
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对于所述检测器元件电路(11)的每个列子集，至少确定与该列子集的所述检测器元件电路(11)的所述元件列输出(14)之和相对应的第一列求和信号(25)，以及列地址信号(34)，所述列地址信号(34)通过处于活动状态来指示所述第一列求和信号(25)超过阈值。2.根据权利要求1所述的检测设备(2)，其被配置为，
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对于所述检测器元件电路(11)的每个行子集，至少确定与前述该行子集的所述检测器元件电路(11)的所述元件行输出(13)之和相对应的第二行求和信号(24)，以及与所有行子集上的所述第二行求和信号(24)之和相对应的行总信号(43)。3.根据权利要求1或权利要求2所述的检测设备(2)，其被配置为，
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对于所述检测器元件电路(11)的每个列子集，至少确定与前述该列子集的所述检测器元件电路(11)的所述元件列输出(14)之和相对应的第二列求和信号(26)，以及与所有列子集上的所述第二列求和信号(26)之和相对应的列总信号(44)。4.根据权利要求2或权利要求3所述的检测设备(2)，其被配置为，根据所述行总信号(43)或根据所述列总信号(44)或根据所述行总信号(43)和所述列总信号(44)之和，确定定时信号(53)，并且根据所述定时信号(53)确定事件时间数据，所述事件时间数据以确定的方式表示从所述定时信号导出的时间，例如，当所述定时信号(53)超过阈值时的时间。5.根据权利要求2至4中任一项所述的检测设备(2)，其被配置为，根据所述行总信号(43)或根据所述列总信号(44)或根据所述行总信号(43)和所述列总信号(44)之和，确定触发信号(54)，并通过所述触发信号(54)触发以下至少一项的记录：
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所述行地址信号(33)和所述列地址信号(34)的状态，
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表示定时信号(53)超过阈值的时间的事件时间数据。6.根据前述权利要求之一所述的检测设备(2)，其中，每个所述检测器元件电路(11)包括阻抗转换器，所述阻抗转换器被设置为具有传感器元件电流作为输入，并且生成与所述传感器元件电流相对应的检测器元件电流，特别是与所述传感器元件电流成比例的检测器元件电流，其中所述检测器元件电流是所述检测器元件信号之一。7.根据权利要求4所述的检测设备(2)，其中，每个所述检测器元件电路(11)包括至少两个阻抗转换器，所述至少两个阻抗转换器具有所述传感器元件电流作为输入，所述阻抗转换器中的第一个生成所述检测器元件电路(11)的所述元件行输出(13)，并且所述阻抗转换器中的第二个生成所述检测器元件电路(11)的所述元件列输出(14)。8.根据权利要求2至7中任一项所述的检测设备(2)，包括：求和电路，每个所述求和电路包括阻抗转换器，所述阻抗转换器被设置为具有电流之和作为输入，
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如果所述求和电路是行求和电路(21)，则所述电流之和是相应的元件行输出(13)之和，或者，
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如果所述求和电路是列求和电路(22)，则所述电流之和是相应的元件列输出(...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：苏黎世联邦理工学院，
类型：发明
国别省市：