專利名稱：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術：
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用在大規(guī)?；蚩焖龠B續(xù)生成數(shù)據(jù)的各種裝置中，以及其中有必要以定義的、不受干擾的方式，將數(shù)據(jù)從生成它的位置或多個位置傳送到作進一步處理的位置。這種裝置是例如成像裝置，諸如醫(yī)療成像裝置，其中通過例如閃爍器光電二極管單元，將入射在檢測器上的X射線轉換成電子信號，例如，通過模數(shù)轉換器(ADC)，數(shù)字化電子信號。這種檢測器通常細分成更小的圖像單元，或所謂的像素。然后，使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來將由檢測器像素生成并通過一個或多個ADCs數(shù)字化的數(shù)據(jù)傳送到該裝置的另一元件。這種接收裝置元件是例如處理數(shù)據(jù)的電子單元、傳播數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口，或數(shù)據(jù)存儲器。在醫(yī)學領域中，這種檢測器尤其是用在計算機斷層攝影中，用于射線成像的高分辨率數(shù)字檢測器或X射線靈敏檢測器。
能從例如單行計算機斷層攝影裝置中了解用在這種裝置中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在這種CT裝置中，機械、剛性連接到X射線源的檢測器，圍繞待檢目標旋轉以及有必要從盡可能足夠的多角度位置獲得和讀出投影圖像。單行檢測器包含1000個像素以及每秒讀出約1000次。因此，16位的像素數(shù)據(jù)的典型的數(shù)字化深度(digitization depth)導致每秒1.6.107數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)速率。與單個檢測器組件或所定義的像素組有關，并通常安裝在距檢測器本身一定距離處的模數(shù)轉換器板，經模擬數(shù)據(jù)引線，從像素接收未放大的模擬數(shù)據(jù)，以及放大和數(shù)字化該數(shù)據(jù)，然后施加到數(shù)字數(shù)據(jù)總線上，經該數(shù)字數(shù)據(jù)總線傳送數(shù)字化數(shù)據(jù)。對所提到的數(shù)據(jù)速率，現(xiàn)有技術利用傳統(tǒng)的(隨機存取)總線系統(tǒng)，例如PCI或SCSI。
當檢測器包括特別多像素，并且必須在短時間內讀出時，需要在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上施加特定的要求。當前、尤其是未來的檢測器使得非常高的數(shù)據(jù)速率成為必要。平面數(shù)字X射線檢測器可以包括例如在40×40cm2的表面積上的2000×2000像素，所有這些像素必須在約每30ms秒讀出。在那種情況下，數(shù)據(jù)采集裝置必須每秒傳送1.33.108像素數(shù)據(jù)，因此，在例如12位的數(shù)字化深度的情況下，每秒約需傳送1.6.109數(shù)據(jù)位。較小的X射線檢測器(例如，用于心臟檢查的20×20cm2檢測器)僅包括四分之一像素，以致數(shù)據(jù)速率也降低到四分之一，即每秒0.4.109數(shù)據(jù)位。在當前的計算機斷層攝影(CT)裝置中，像素數(shù)量實際上更小(例如多行CT檢測器可以包括例如1000×24像素，趨勢是趨向于更多行)。然而，每次旋轉檢測器系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)必須被讀出例如1000至1500次，因此，對從約0.7到0.33s的所需旋轉時間以及大約16位的典型的數(shù)字化深度，速率每秒從約0.5至1.5.109數(shù)據(jù)位。
對用于計算機斷層攝影裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，另外的問題在于相關檢測器長約為1米，這意味著數(shù)據(jù)產生位置與最終加載到目的地位置之間存在一個對應的間隔。因此，CT檢測器的長度總計大于平面X射線檢測器的長度的兩倍。
因此，使用長模擬電纜變得越來越成問題。例如，多行檢測器不僅涉及電纜密度不斷增加所帶來的問題，模擬數(shù)據(jù)通過這些電纜從探測器加載到放大器和ADC，而且還涉及有關由例如與小像素電容(由像素的小表面積決定)相比，相當大的電纜電容引起的干擾問題，由于電纜運動引起的顫噪效應以及來自電磁場的干擾問題，傳統(tǒng)的總線系統(tǒng)原理，例如用于單行檢測器，也會遇到這些限制，因為在數(shù)據(jù)引線的接觸區(qū)處產生反射(選頻振鈴)，特別是在長數(shù)據(jù)引線的情況下，該反射迭加在數(shù)據(jù)內容上，以致許多干擾迭加在數(shù)據(jù)流上，使得數(shù)據(jù)傳送甚至變得完全不可能。通過使用適合于特性波阻抗的特殊引線，能抑制由于所謂的選頻振鈴引起的反射。然而，這些引線非常昂貴。差動驅動器也是可行的，但這會增加電纜密度(因為必須使用雙絞線電纜)以及還必須適合電纜的端接。
文獻US6,081,576公開了用于一行和多行計算機斷層攝影的可定標數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其中，經電纜，模擬數(shù)據(jù)從檢測器組件傳送到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底板。在該底板上恢復模擬數(shù)據(jù)，以便每次僅將一個檢測器行的數(shù)據(jù)耦合到一個轉換器板。在該轉換器板上數(shù)字化模擬數(shù)據(jù)并轉換成位流。對典型的檢測器行(detector line)，提供12個轉換器板。每個轉換器板按定義的瞬間，將其數(shù)據(jù)施加到位數(shù)據(jù)流上。通過串行移位寄存器鏈，將該位流從一個轉換器板傳送到另一個，并最終施加到傳輸單元上。
該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是可升級的，但轉換器板的數(shù)量以及1位移位寄存器鏈按檢測器行的數(shù)量的函數(shù)線性增加。在20個檢測器行的情況下，需要有240個轉換器板以及20個串行移位寄存器鏈。這一方案要求大量的表面積，并且成本也隨之線性增加。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的是提供用于空間分布的數(shù)據(jù)源和高數(shù)據(jù)速率的經改進和經濟的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在空間分布的數(shù)據(jù)源和高數(shù)據(jù)速率的情況下，提供一種用于數(shù)據(jù)采集的改進方法也是本發(fā)明的一個目標。本發(fā)明的目的也包括提供具有用于空間分布的數(shù)據(jù)源和高數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的改進的X射線裝置。
通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實現(xiàn)該目的，包括數(shù)據(jù)生成和處理單元，每個數(shù)據(jù)生成和處理單元包括用于生成數(shù)據(jù)的各自的數(shù)據(jù)源，配置成根據(jù)第一控制信號提供輸出包括至少兩位的數(shù)字數(shù)據(jù)字的數(shù)據(jù)處理裝置，以及還包括彼此耦合的移位寄存器以便形成寄存器鏈，并配置成根據(jù)第二控制信號，同步并行傳播數(shù)字數(shù)據(jù)字以及耦合到數(shù)據(jù)生成和處理單元的一個。
在這一上下文中，“同步并行”應理解成包括多個位的數(shù)字數(shù)據(jù)字的位并行(即同時)輸出或傳播，以及對所包含的所有數(shù)據(jù)處理和采集單元，及時同步地執(zhí)行這些輸出或傳播。
由數(shù)據(jù)源提供的“數(shù)據(jù)”可以是數(shù)字數(shù)據(jù)以及模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字和模擬數(shù)據(jù)的混合。
用這種方式配置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)允許使用短模擬引線，因為僅通過數(shù)字引線將數(shù)據(jù)采集和處理單元耦合到移位寄存器鏈。降低高位流時鐘速率以便降低通過并行傳輸?shù)臄?shù)字字時鐘速率以及同步配置提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸。降低與移位寄存器間的耦合的數(shù)字耦合距離，也使得能夠經濟實現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)引線和驅動器。
根據(jù)權利要求2，至少一個數(shù)據(jù)生成和處理單元包括耦合到該單元的數(shù)據(jù)源、以模數(shù)轉換器的形式的處理裝置。當數(shù)據(jù)源提供(全部或部分)必須進一步數(shù)字化的模擬數(shù)據(jù)時，能有利地使用該單元。根據(jù)本發(fā)明，在數(shù)據(jù)源的附近排列ADC，從而使得短模擬連接成為可能。
根據(jù)權利要求3，至少一個數(shù)據(jù)生成和處理單元包括寄存器形式的處理裝置。當該寄存器具有用于數(shù)字數(shù)據(jù)字的所有位的同時傳播的并行輸出時，數(shù)字字的并行輸出就成為可能。而且，能使用寄存器的存儲屬性來獲得好的優(yōu)點。例如，能將數(shù)字數(shù)據(jù)字移動到寄存器的輸出同時，在下一步期間，將第二數(shù)字數(shù)據(jù)字存儲在寄存器中。
權利要求4公開了根據(jù)本發(fā)明的另一特定配置，其中數(shù)據(jù)生成和處理單元的一個，包括兩個數(shù)據(jù)源，每個耦合到各自相關的處理裝置(ADC)，以及其中，處理裝置交替地將通過ADCs產生的數(shù)字數(shù)據(jù)加載到寄存器中。數(shù)字數(shù)據(jù)不必完全是用于輸出的數(shù)字數(shù)據(jù)字。
根據(jù)權利要求5的實施例提供的有點在于當配置移位寄存器鏈來傳播控制數(shù)據(jù)時，控制免去數(shù)據(jù)總線。這可以節(jié)省成本和表面積。
在物理測量變量待檢測的情況中，將數(shù)據(jù)源構成為根據(jù)權利要求6的傳感器單元。
在例如光或X射線意圖生成數(shù)據(jù)時，根據(jù)權利要求7，應當將數(shù)據(jù)源配置成檢測電磁輻射。
權利要求8的實施例在包含大量檢測元件的情況下特別有利。與數(shù)據(jù)源有關的處理元件能處理來自多個檢測元件的數(shù)據(jù)。
本發(fā)明還涉及X射線裝置，包括根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。在大尺寸(例如＞20cm)的情況下和/或高時鐘頻率(例如＞100Mbits)的情況下，能特別有利地使用這種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
本發(fā)明特別涉及用于從空間分布的數(shù)據(jù)源采集數(shù)據(jù)的方法。該方法在權利要求10中公開。
在下文中，將參考附圖來詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的各種實施例。


圖1是具有數(shù)據(jù)生成和處理單元以及移位寄存器鏈的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意表示。
圖2圖示了數(shù)據(jù)生成和處理單元的實施例。
圖3圖示了數(shù)據(jù)生成和處理單元的另一實施例。
圖4圖示了用于圖2所示的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實施例的時間圖。
圖5圖示了用于圖3所示的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實施例的時間圖。
圖6圖示了移位寄存器中的時鐘信號變化的一部分；圖7示例說明CT檢測器組件的例子。
具體實施例方式
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實施例。該圖表示三個數(shù)據(jù)采集和處理單元1a、1b和1c，在下文中均稱為單元，以及三個并聯(lián)移位寄存器6a、6b和6c。在這種情況下，移位寄存器構成用于將由單元輸出的數(shù)字數(shù)據(jù)字耦合到移位寄存器鏈中的點。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還可以僅包括兩個移位寄存器或更多移位寄存器，即10或20或120。移位寄存器的數(shù)量由強加的需求，例如擴展數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或時鐘頻率來決定。在CT檢測器的情況下，線性擴展連同必須獲得的數(shù)據(jù)總計約1m以及在典型的多行檢測器的情況下，數(shù)據(jù)速率總計例如每秒從2.106至3.108數(shù)據(jù)字，因此，在1000檢測器列、24檢測器行、每旋轉1200投影以及每秒兩次旋轉的情況下，總計每秒57.6.106數(shù)據(jù)字，相當于約17.4ns的時鐘周期。單元1a、1b和1c的每一個包括數(shù)據(jù)源3a1、3b1和3c1。這種數(shù)據(jù)源可以例如形成具有適合于能實現(xiàn)的時鐘頻率的多個像素的X射線檢測器的一部分。還提供用于存儲數(shù)字數(shù)據(jù)字并尤其是并聯(lián)構成的寄存器2a、2b和2c，例如同步存儲從2至24位的數(shù)字數(shù)據(jù)字，而不需要連續(xù)地加載各個位。另外配置單元1a、1b和1c來接收第一控制信號4、5，例如時鐘信號4和開關信號5，由進一步傳播的數(shù)字數(shù)據(jù)字決定。在這種情況下，單元本身不彼此連接。在結構化的簡單實施例中，數(shù)據(jù)源3a1形成數(shù)字數(shù)據(jù)源的單元，例如存儲裝置，根據(jù)第一控制信號4、5，從存儲裝置讀取數(shù)字數(shù)據(jù)字以便經由例如寄存器2a輸出。通過內部或外部尋址，能從數(shù)據(jù)源3a1讀出數(shù)據(jù)。因為完全同步的輸送設計(例如作為星形耦合的結果)，第一控制信號4、5允許經這些單元的并聯(lián)輸出2a、2b和2c，暫時同步傳播多個單元的數(shù)字數(shù)據(jù)字。控制信號4、5允許單個單元的規(guī)定尋址、多個單元的同步尋址以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的所有單元的同步尋址。在圖1所示的實施例中，數(shù)字數(shù)據(jù)字包括四位。因此，單元1a、1b和1c以及移動寄存器6a、6b和6c間的耦合裝置9a、9b和9c的寬度對應于數(shù)字數(shù)據(jù)字的位寬。如果還將傳送另外的握手信號或其他控制信號，使用寬于一個數(shù)字數(shù)據(jù)字的耦合裝置9a、9b和9c?？梢酝ㄟ^例如所謂的彎曲箔(flex foil)實現(xiàn)這種耦合裝置。耦合移位寄存器以便通過數(shù)據(jù)總線10ab、10bc形成鏈。在這種情況下的移位寄存器鏈還包括起始數(shù)據(jù)總線10’和末端數(shù)據(jù)總線10”，用于將數(shù)據(jù)耦合到移位寄存器鏈以及從移位寄存器鏈移出。例如，末端數(shù)據(jù)總線10”將移動寄存器鏈耦合到數(shù)據(jù)接收器20，例如存儲介質或電子處理單元。起始數(shù)據(jù)總線10’將數(shù)據(jù)發(fā)送器21耦合到移位寄存器鏈。數(shù)據(jù)發(fā)送器能用于例如將控制數(shù)據(jù)耦合到移動寄存器鏈。由各個單元1a、1b和1c傳播的數(shù)字數(shù)據(jù)字不必限于與圖1所示相同的寬度。在特定實施例中，一個單元傳播具有四位寬度的數(shù)據(jù)字，而另一單元傳播具有8位寬度的數(shù)據(jù)字。從而就相應地構成耦合裝置9a、9b和9c。在這種情況下，移位寄存器6a、6b和6c的寬度至少等于將傳播的最寬數(shù)字數(shù)據(jù)字的寬度。因為由第二控制信號7、8而定的規(guī)定方式，進行同步-并行地傳播，數(shù)據(jù)接收器20能區(qū)分不同寬度的數(shù)據(jù)字。在CT檢測器的情況下，在檢測器邊緣處的投影數(shù)據(jù)通常具有小于檢測器的中心的動態(tài)范圍，而具有不同寬度的結構，降低了成本、節(jié)省了空間。在所示的實施例中的數(shù)據(jù)總線10ab、10bc構造成寬于待傳送的最寬的數(shù)字數(shù)據(jù)字(在這種情況下，數(shù)據(jù)總線具有5位)，目的是傳送握手信號或其他控制信號。配置移動寄存器6a、6b和6c來接收兩個控制信號7、8，例如時鐘信號7和開關信號8，由以同步-并行方式，通過鏈在其上傳播的數(shù)字數(shù)據(jù)字而定。作為圖1所示的結構的另一備選方案，在單元和移動寄存器間包括無歧義耦合，可以例如將兩個單元耦合到一個移動寄存器。當兩個單元耦合到移位寄存器的相同輸入時，例如，能以瞬時交替的方式訪問單元。當在移動寄存器鏈中實現(xiàn)大于數(shù)據(jù)生成周期的時鐘頻率時，這很有利。因此，可以免去另一移位寄存器鏈。在另一替代實施例中，單元耦合到具有至少兩個數(shù)字數(shù)據(jù)字寬度的各個移位寄存器。因此，每個位寄存器，能同時傳播兩個數(shù)字數(shù)據(jù)字。然而，部分重疊耦合設計也是可行的，和/或也可以存在每個移位寄存器與兩個以上單元耦合。
在計算機斷層攝影裝置的多行檢測器的情況下，例如，能生成具有14位或16位寬度的數(shù)據(jù)。待傳送的數(shù)字數(shù)據(jù)字通常還包含表示選擇哪個增益級的另外的定標位。為覆蓋例如20位的動態(tài)范圍，在施加到數(shù)字單元前，首先放大小信號。例如，根據(jù)信號電平，能應用1、4、16和64倍的增益。為表示4個增益范圍，需要額外的2位。這兩位將增加到例如從14至16位的數(shù)字化深度上，以便在那種情況下，將傳播的數(shù)字數(shù)據(jù)字包括從16至18位。在僅兩個增益范圍的情況下，一個增益位則足夠。另外的奇偶校驗位或誤差校正位也是可行的。在其他X射線檢測器的情況下，使用小于在計算機斷層攝影的情況下的通行的數(shù)據(jù)字寬度。在射線照相術檢測器(例如。圖象增強器或數(shù)字平面檢測器)的情況下，這些范圍從例如8至12位。當使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時，例如數(shù)字音樂數(shù)據(jù)，24位的數(shù)字字寬度是可行的。
CT檢測器通常由縱向中的檢測器組件，例如在24行檢測器的開發(fā)部下，包括16列的組件構成。然后，每個檢測器組件包括。當檢測器包括64個組件時，列數(shù)總計達到1024。CT檢測器像素的通常寬度總計達到1mm，以致這種檢測器的長度總計達大約1m。當組件的數(shù)據(jù)耦合到移位寄存器中時，在那種情況下的移位寄存器鏈包括64個移位寄存器。
圖2是具有相關單元1a的移位寄存器鏈中，移位寄存器6a的實施例的詳細說明。單元包括耦合到數(shù)字化單元11a1的數(shù)據(jù)源3a1，數(shù)字化單元11a1將來自數(shù)據(jù)源3a1的模擬數(shù)據(jù)流轉換成數(shù)字數(shù)據(jù)字。數(shù)字化單元11a1例如，模數(shù)轉換器，經模擬數(shù)據(jù)引線12a1耦合到數(shù)據(jù)源以及耦合到寄存器2a。在經演化的實施例中，在數(shù)據(jù)源3a1和寄存器2a間，還存在經數(shù)據(jù)引線13a1的另外的耦合，數(shù)據(jù)引線13a1繞過數(shù)字化單元11a1。當數(shù)據(jù)源3a1不僅遞送模擬數(shù)據(jù)而且遞送數(shù)字數(shù)據(jù)，例如所述的增益因子位時，這很有利。在包括多行計算機斷層攝影裝置的結構的情況中，通過例如在其上安置閃爍器晶體以便將X射線量子轉換成光量子的光電二極管配置形成數(shù)據(jù)源3a1，光量子通過光電二極管轉換成電流信號。在該實施例中，與光電二極管有關的放大器單元還形成數(shù)據(jù)源的一部分。放大器單元例如將電流信號轉換成電壓信號。放大器還可以經配置能夠自動放大小信號。因此，通過增益范圍位，可以數(shù)字地傳播增益因子。使用第一控制信號4、5以及緩沖器裝置(未示出)，與數(shù)字化模擬信號同步，能執(zhí)行將數(shù)字信號耦合到寄存器2a。通過例如在X射線束外或擋住X射線束的相同板上，使數(shù)字化單元11a1靠近數(shù)據(jù)源3a1，形成有利的實施例。因此，模擬引線12a1非常短，它們能通過例如具有從兒毫米到幾厘米的長度引線的印刷布線來實現(xiàn)。
圖3圖示了與移位寄存器6a有關的單元1a的另一實施例。在該實施例中，單元1a包括兩個數(shù)據(jù)源3a1、3a2以及經模擬數(shù)據(jù)引線12a1、12a2耦合到這些數(shù)據(jù)源的兩個數(shù)字化單元11a1、11a2。數(shù)字化單元11a1、11a2耦合到寄存器2a。當通過數(shù)字化單元，由數(shù)據(jù)源3a1、3a2生成的數(shù)據(jù)的數(shù)字化的持續(xù)時間超出所需讀出時間時，該實施例有意義。在實施例中的數(shù)據(jù)源3a1、3a2對應于多行檢測器的組件的上半部分和下半部分。因此，在24行檢測器的情況下，它們分別對應于上12行和下12行。如圖2所示，擴展的實施例是可行的，其中數(shù)據(jù)源3a1、3a2提供的數(shù)字數(shù)據(jù)經數(shù)據(jù)引線13a1、13a2，與寄存器2a同步應用。在以高歐姆形式開關的模數(shù)轉換器輸出的情況下，能通過其輸出形成寄存器。如果經寄存器實現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)字的輸出，該實施例具有能利用寄存器的存儲屬性的優(yōu)點，例如，用于將數(shù)字信號字傳播到移位寄存器以及之后迅速存儲第二數(shù)字數(shù)據(jù)字，以便ADCs已經能執(zhí)行進一步轉換。寄存器能有利地經數(shù)據(jù)引線13a1、13a2，從數(shù)字化單元11a1、11a2接收數(shù)據(jù)，并與相關數(shù)字數(shù)據(jù)同步?？梢赃吘壙刂坪碗娖娇刂扑鶎ぶ返募拇嫫?以及移位寄存器)。
圖4圖示了用于圖2的實施例的單元1a和相關移位寄存器6a的時序圖的開始，包括寄存器2a和ADC11a1。在這種情況中，數(shù)據(jù)源3a1由多個像素組成，通過例如檢測X射線以及將X射線信號轉換成電信號來生成測量數(shù)據(jù)。行1-1表示有效檢測器像素，通過單元內的尋址單元，以及通過外部尋址，能進行尋址，在這種情況下，第一控制信號4、5另外包括尋址信息。行2-1上的信號對模擬信號從有效的檢測器像素通過裝置ADC11a1轉換成數(shù)字信號的起始，作初始化(C-0起動轉換來自具有下標0的像素的信號，同樣地，C-1起動轉換來自由標記1表示的像素的信號)。從寄存器2a，通過讀出信號3-1讀取ADC結果(R-0從像素0讀出數(shù)字化信號等等)。在下一步驟中，時鐘信號5-1將寄存器2a的輸入上的值應用于輸出(S-0啟動將像素0的數(shù)字化值寫入寄存器輸出等等)，隨后，信號4-1啟動輸出(AO啟動輸出來自像素0的值等等)。在實施例中所示的信號2-1、3-1、4-1和6-1遵循反向邏輯，即，由非有效信號啟動所需事件。盡管單元1a的輸出有效，但因為信號6-1的反向邏輯，相關移位寄存器6a的輸出仍為無效(I-0將移位寄存器的輸出設置成無效狀態(tài)，而像素0的值傳送到移位寄存器等等)。對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的所有單元1a、1b和1c，瞬時同步地執(zhí)行啟動寄存器2a的輸出。經耦合裝置9a、9b和9c，以并行方式，即同時傳送數(shù)字數(shù)據(jù)字。隨后，數(shù)字數(shù)據(jù)字存在于所有移位寄存器6a、6b和6c的輸出上。在下一步驟期間，啟動移位寄存器6a的輸出，以及使用時鐘信號7-1，以同步形式傳播移位寄存器鏈的內容直到下次啟動單元1a、1b和1c的輸出2a、2b和2c為止，以便將所有數(shù)據(jù)傳播到數(shù)據(jù)接收器20。然后，移位寄存器鏈為空以及再次將數(shù)字數(shù)據(jù)字施加到移位寄存器的輸入上。如果在完全讀出所有檢測器組件像素后，將重復讀出過程，就象期望每次旋轉約3000次一樣多，由CT掃描儀的類型而定，進一步的讀取步驟可以在后續(xù)過程中連續(xù)進行。在該實施例中，將信號1-1、2-1、3-1、4-1和5-1理解為第一控制信號4，5，而將信號6-1和7-1理解為第二控制信號7，8。
圖5圖示了在包括用于所有單元的兩個ADCs11a1、11a2以及各自的寄存器2a、2b和2c的圖3所示的實施例的情況下的時間圖的開始。信號的標記1-2表示有效像素的尋址下標，而標記2-2表示轉換開始(對兩個ADCs同步)、3-2以及4-2表示用于第一和第二ADC的讀出信號，5-2表示用于寄存器2a的輸出的激活信號，6-2表示用于將信號傳播到輸出的時鐘信號，7-2表示用于移位寄存器6a、6b和6c的輸出的激活信號，以及8-2表示用于移位寄存器6a、6b和6c的時鐘信號。信號2-2、3-2、4-2、5-2和7-2用反向邏輯操作。在該實施例中，ADCs同步轉換它們的輸入信號(因此，C-0開始轉換第一數(shù)據(jù)源3a1的像素，用標記0表示，而與第二數(shù)據(jù)源3a1的像素轉換同步，用標記0表示)，但是首先讀出ADC11a1(由用于像素0的轉換結果的讀出信號1-0啟動)，其結果施加到寄存器2a的輸出上(通過用于像素0的信號S-0/0)。在通過激活寄存器2a的輸出傳播該結果后(通過用于像素0的信號A-0/0)，將第二ADC11a2的結果施加到寄存器2a的輸出上(通過用于像素0的信號S-0/1)。在移位寄存器鏈清空后，再次激活寄存器2a的輸出(通過用于像素0的信號A-0/1)。在這種情況下，信號1-2、2-2、3-2、4-2、5-2和6-2均是第一控制信號4、5以及信號7-2和8-2是第二控制信號7、8。同步地執(zhí)行控制，即激活寄存器2a、2b和2c以及停用和計時移位寄存器6a、6b和6c。
圖6是圖5的時鐘信號的一部分的放大表示，用標記M表示。兩個時鐘脈沖間的距離用標記TC表示。在圖4所示的實施例中，應當將移位寄存器6a、6b和6c上的單元1a、1b和1c的數(shù)字數(shù)據(jù)字的兩個同步傳播間的距離TA1選擇成在距離TC處執(zhí)行的通過移位寄存器鏈的傳播已經使數(shù)據(jù)移出鏈以便重復存儲而不擦除舊數(shù)據(jù)。在圖5所示的實施例中，應當同樣地選擇在經操作用于將數(shù)字數(shù)據(jù)字從單元1a、1b和1c到并行移位寄存器6a、6b和6c的兩個同步耦合間的距離TA2。在所示的實施例中，單個激活(例如A-0/0和A-0/1)間的時鐘信號8-2的數(shù)量總計只有圖4所示的實施例中的數(shù)量的一半。因此，圖5所示的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括的移位寄存器的數(shù)量，只有圖4所示的實施例中的一半。然而，對于相同的時鐘信號持續(xù)時間，所讀出的數(shù)據(jù)的數(shù)量正好相同，但在該實施例中，能免去一半數(shù)量的耦合裝置9a、9b和9c。當由轉換持續(xù)時間確定讀出持續(xù)時間，即開始轉換間所需的距離TD(例如C-0和C-1間)時，在圖5所示的實施例中，轉換持續(xù)時間TD可以達到讀出持續(xù)時間TA2的兩倍。
因為移位寄存器6a、6b和6c耦合在一起，從而形成寄存器鏈，不定向地將數(shù)字數(shù)據(jù)字傳播到數(shù)據(jù)接收器20。能使用在有利實施例中的鏈的開始數(shù)據(jù)總線10’來輸入控制數(shù)據(jù)，例如通過數(shù)據(jù)發(fā)送器21。還通過鏈傳播控制數(shù)據(jù)，例如在數(shù)據(jù)讀出周期前后，或例如在數(shù)據(jù)讀出周期期間，然后經適當?shù)臅r間圖控制耦合控制信號和讀出數(shù)字數(shù)據(jù)字。然后，控制數(shù)據(jù)中的標志位，或例如預先提供的標志數(shù)字數(shù)據(jù)字允許規(guī)定控制目的地，以便存取移位寄存器鏈的相應的讀取裝置，通過例如存取移位寄存器的輸出識別出下一數(shù)據(jù)項用于這些裝置或指定數(shù)據(jù)集用于那些裝置。這最終允許控制和/或配置相關單元。將移位寄存器鏈用于提供控制數(shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)可以包括本地程序更新、校準數(shù)據(jù)、請求自檢等等)使得另外的控制數(shù)據(jù)總線變得多余，由此節(jié)省了成本和空間。
圖7示例說明CT檢測器組件的例子。當通過它們的縱向側連接這種組件時，經配置以檢測在當前情況下的X射線的數(shù)據(jù)源3a2形成多行X射線檢測器。在所示的實施例中，X射線靈敏傳感器由多個X射線靈敏像素(例如，用標記3a1-8/6表示從列8和行6的像素)組成。在積分周期期間，通過轉換X射線，由像素生成的載流子存儲在像素電容或另外的電容中，以及在指定瞬間直接讀出或傳送到采樣和保持緩沖器。使用前置放大器14a1，通過本實施例中的多路復用器，將電荷信號放大并轉換成施加到ADC11a1上的電壓信號，在此之后，以并行方式將數(shù)字化數(shù)據(jù)施加到寄存器2a1上。在有效寄存器輸出的情況下，經連接器16a1以及連接到其上的柔性電纜，將數(shù)字數(shù)據(jù)字施加到移位寄存器鏈上。CT檢測器組件通常還包括另外的電子元件，例如，用于接收控制信號，在該圖中未示出。
在實施例的示例中，單元有空間限制，例如，它們小于100cm2。在16列的CT檢測器組件的情況下，單元將具有約1.6cm的寬度及應當不深于約10cm，導致16cm2的表面積。然后將前置放大和ADC間的模擬數(shù)據(jù)引線限定到不超過幾厘米。
在移位寄存器鏈中，用于數(shù)據(jù)傳播的時鐘頻率能非常高。當移位寄存器的數(shù)量也高時，這些移位寄存器間的距離總計僅幾厘米。在高時鐘頻率的情況下，也能實現(xiàn)這種傳輸通路，而無需使用昂貴的電纜或復雜的驅動器。單元1a、1b和1c和移位寄存器6a、6b和6c間的時鐘頻率比在移位寄存器鏈中更低，例如，與移位寄存器的數(shù)量成比例。這允許在單元和移位寄存器間使用更長的耦合裝置9a、9b和9c(能實現(xiàn)從10至20cm的長度)。因此，能在離單元一定的距離配置移位寄存器鏈，例如，在檢測器下。
作為使用移位寄存器鏈和完全同步控制移位寄存器和數(shù)據(jù)生成和處理單元的結果，在空間分布的數(shù)據(jù)源的情況下，能實現(xiàn)非常高的時鐘頻率。
權利要求
1.一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)生成和處理單元(1a，1b和1c)，每個包括用于生成數(shù)據(jù)的各自的數(shù)據(jù)源(3a1，3a2，3b1，3c1)；數(shù)據(jù)處理裝置(2a，2b，2c，11a1，11a2，12a1，12a2，13a1，13a2，14a1，15a2)配置成提供輸出包括至少兩位的數(shù)字數(shù)據(jù)字，以及配置成根據(jù)第一控制信號(4，5)，同步-并行輸出數(shù)字數(shù)據(jù)字；移位寄存器(6a，6b和6c)，彼此耦合，并且每一個配置成根據(jù)第二控制信號(7，8)，同步并行傳播數(shù)字數(shù)據(jù)字；以及耦合到所述數(shù)據(jù)生成和處理單元(1a，1b和1c)的一個。
2.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)生成和處理單元(1a)的一個的所述數(shù)據(jù)處理裝置(2a，2b，2c，11a1，11a2，12a1，12a2，13a1，13a2，14a1，15a2)包括模數(shù)轉換器(11a1)。
3.如權利要求1或2所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)生成和處理單元(1a)的一個的所述數(shù)據(jù)處理裝置(2a，2b，2c，11a1，11a2，12a1，12a2，13a1，13a2，14a1，15a2)包括寄存器2a)，配置成存儲包括至少兩位的所述數(shù)字數(shù)據(jù)字。
4.如權利要求1所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)生成和處理單元(1a，1b和1c)的一個的所述數(shù)據(jù)處理裝置(2a，2b，2c，11a1，11a2，12a1，12a2，13a1，13a2，14a1，15a2)包括耦合到所述數(shù)據(jù)源(3a1，3a2)的各自的一個上的兩個模數(shù)轉換器(11a1，11a2)，以及配置成以瞬時交替的方式，每次從所述模數(shù)轉換器的一個加載數(shù)字數(shù)據(jù)的寄存器(2a)。
5.如權利要求1-4的一個所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述移位寄存器(6a，6b和6c)鏈配置成傳播控制數(shù)據(jù)。
6.如權利要求1-5的一個所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)源(3a1，3a2，3b1，3c1)中的一個是傳感器單元。
7.如權利要求1-5的一個所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)源(3a1，3a2，3b1，3c1)中的一個配置成檢測電磁輻射，特別是X射線。
8.如權利要求7所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，配置成檢測電磁輻射的所述數(shù)據(jù)源(3a1，3a2，3b1，3c1)包括多個檢測元件。
9.一種X射線裝置，包括如權利要求1-8的一個所述的數(shù)據(jù)采集裝置。一種用于采集數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括通過各自的數(shù)據(jù)源(3a1，3a2，3b1，3c1)，在多個數(shù)據(jù)生成和處理單元(1a，1b和1c)中生成數(shù)據(jù)；通過與所述數(shù)據(jù)生成和處理單元(1a，1b和1c)有關的數(shù)據(jù)處理裝置(2a，2b，2c，11a1，11a2，12a1，12a2，13a1，13a2，14a1，15a2)，呈現(xiàn)包括至少兩位的數(shù)字數(shù)據(jù)字；根據(jù)第一控制信號(4，5)，同步并行輸出所述數(shù)字數(shù)據(jù)字；根據(jù)第二控制信號(7，8)，將所述數(shù)字數(shù)據(jù)字同步并行存儲在彼此耦合以形成鏈的移位寄存器(6a，6b和6c)中；以及根據(jù)所述第二控制信號(7，8)，通過所述移位寄存器(6a，6b和6c)鏈，同步并行傳播所述數(shù)字數(shù)據(jù)字。
全文摘要
一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)生成和處理單元(1a，1b和1c)，每個包括用于生成數(shù)據(jù)的各自的數(shù)據(jù)源(3a
文檔編號A61B6/00GK1655719SQ03811777
公開日2005年8月17日 申請日期2003年5月19日 優(yōu)先權日2002年5月24日
發(fā)明者O·蘇奇, F·莫拉勒斯塞拉諾, S·施奈德, G·沃格特梅爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司