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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Röntgenbildaufnahmedetektor und eine Röntgenbildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Röntgenbildes insbesondere des gesamten Kiefers zur Verwendung in der Zahnmedizin, der Mundchirurgie oder Otolaryngologie.
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Außer Vorrichtungen, bei welchen Röntgentransmissionsbilder auf einem Röntgenfilm aufgenommen werden, wurden ferner Röntgenbildaufnahmedetektoren eingesetzt, die hochempfindliche CCD-Bildsensoren (d. h. ladungsgekoppelte Bauelemente) verwenden.
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Bei einem CCD-Bildsensor wird mittels eines Szintillators auf einem Lichtempfänger ein elektrisches Ladungsbild dadurch erhalten, dass Röntgenstrahlen, die ein Objekt durchdrungen haben, in sichtbares Licht umgewandelt werden, wobei das elektrische Ladungsbild in Form eines Spannungssignals ausgegeben wird, zeitverzögert integriert wird und schließlich einer A/D-Umwandlung unterzogen wird, um als elektronisches Bild ausgelesen zu werden.
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Wenn eine Panorama-Röntgenaufnahme des gesamten Kiefers aufgenommen werden soll, muss entsprechend den grundlegenden Bilderzeugungsprinzipien die Übertragungsgeschwindigkeit des erzeugten und an dem CCD-Bildsensor erhaltenen elektrischen Ladungsbildes auf einer der Rotationsgeschwindigkeit des Dreharms entsprechenden Geschwindigkeit gehalten werden obschon das Objekt und der Film mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit gegeneinander bewegt werden. Dieses Prinzip ist als TDI-Aufnahmeverfahren (Time Delay Integration oder zeitverzögerte Integration) bekannt und in
JP-A-61-22841 ,
JP-A-2-84942 und
JP-Y-4-48169 beschrieben.
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In
US-A-5,848,123 ist ebenfalls eine Röntgenaufnahmevorrichtung zum Erzeugen von Panorama-Röntgenbildern oder kephalometrischen Röntgenbildern beschrieben, bei welcher ein CCD-Bildsensor eingesetzt wird. Die Röntgenaufnahmevorrichtung ist hierbei mit Mitteln versehen, um den CCD-Bildsensor in einem TDI-Aufnahmemodus zu betreiben, wobei im Zuge der Datenverarbeitung durch die Röntgenbildaufnahmeeinrichtung ein Binning-Verfahren angewendet wird.
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In
JP-A-11.104127 und in
JP-A-11-104128 wurden ein Röntgenbildaufnahmedetektor, der ein Röntgenbild direkt als elektronisches Bild auslesen kann, indem ein A/D-Wandler in einem CCD-Bildsensor integriert ist, sowie eine verbesserte Röntgenbildaufnahmeeinrichtung vorgeschlagen, in der ein derartiger Röntgenbildaufnahmedetektor kompatibel zu einem konventionellen Filmdetektor ist, so dass er an einem Detektorhalter einer Röntgenbildaufnahmeeinrichtung lösbar angebracht werden kann. Gemäß diesen beiden Schriften wurde versucht, in einfacher Weise TDI-Aufnahmen zu realisieren.
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Bei dem oben zitierten Stand der Technik ist jedoch die Röntgenaufnahmevorrichtung mit einem TDI-Taktgenerator sowie weiteren Komponenten versehen, um TDI-Aufnahmen auszuführen, wobei bei dem Röntgenbildaufnahmedetektor selbst kein TDI-Taktgenerator vorgesehen ist. Um TDI-Aufnahmen machen zu können, müssen daher in der Röntgenaufnahmevorrichtung ein TDI-Taktgenerator und weitere entsprechende Komponenten vorgesehen werden, so dass zum Umrüsten einer konventionellen, mit Film arbeitenden Röntgenaufnahmevorrichtung in eine einen CCD-Sensor verwendende Röntgenaufnahmevorrichtung erhebliche Kosten anfallen. Eine Technik zum Bereitstellen von TDI-Aufnahmen bei geringen Kosten wäre daher höchst wünschenswert.
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Im Stand der Technik wurde einzig ein verbessertes Verfahren vorgeschlagen, bei welchem ein auf einem Röntgenfilm erzeugtes Röntgenbild zum Erzeugen von Panoramaaufnahmen durch ein elektronischen Bild ersetzt wurde oder bei welchem ein Röntgengenerator und ein Röntgenstrahldetektor so bewegt werden, dass ein Objekt zwischen ihnen liegt. Verfahren, bei welchen die Aufnahmezeit verkürzt wird und elektronische Bilder für eine adäquate Diagnosestellung erhalten werden, sind dem Stand der Technik nicht zu entnehmen.
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Der Vorteil des Aufnehmens von Panoramaröntgenbildern mit hoher Geschwindigkeit besteht darin, dass durch Verkürzung der Aufnahmedauer schlecht fokussierte Bildbereiche, wie sie durch Bewegung eines Objektes verursacht werden, vermindert werden. Außerdem kann die Röntgenstrahlung, mit welcher das Objekt bestrahlt wird, begrenzt werden, so dass die aufgenommene Röntgendosis gesenkt wird.
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Mit der vorliegenden Erfindung sollen die oben genannten Probleme gelöst werden. Insbesondere soll ein Röntgenaufnahmedetektor geschaffen werden, bei welchem TDI-Aufnahmen unter Verwendung eines Aufnahmeelements, wie beispielsweise eines CCD-Sensors, selbst dann ausgeführt werden können, wenn die Röntgenbildaufnahmeeinrichtung nicht mit einem TDI-Taktgenerator ausgestattet ist.
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Mit der Erfindung soll ferner ein Röntgenbilddetektor zur Bildaufnahme mit hoher Geschwindigkeit geschaffen werden, wobei hinsichtlich dieser Aufgabe bei konventionellen TDI-Aufzeichnungstechniken kein geeignetes Verfahren unter Verwendung eines Bildaufnahmeelements, wie beispielsweise eines CCD-Sensors zur Aufnahme von Röntgenbildern, vorgeschlagen wurde.
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Mittels der Erfindung soll ferner ein Röntgenbilddetektor geschaffen werden, mit welchem sich elektronische Bilder mit unterschiedlichen Auflösungen erzeugen lassen, indem der Aufnahmemodus entsprechend dem jeweiligen Diagnosezweck geändert wird.
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Ferner soll ein benutzerfreundlicher Röntgenbilddetektor geschaffen werden, der die vorstehenden Aufgaben löst.
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Schließlich soll eine Röntgenbildaufnahmeeinrichtung geschaffen werden, die selbständig die genannten Aufgaben löst.
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Erfindungsgemäß wird ein Röntgenbildaufnahmedetektor zum Erzeugen eines Röntgentransmissionsbildes in Form elektrischer Signale zur Verwendung in einer Röntgenbildaufnahmeeinrichtung vorgeschlagen, wie er in Anspruch 1 angegeben ist. Dieser Röntgenbilddetektor ist selbst mit dem TDI-Taktgenerator und dem TDI-Taktsteuergerät ausgestattet. Er ist ein automatischer Detektor, bei dem der Bildaufnahmemodus so ausgestaltet ist, dass das Bildaufnahmeelement TDI-gesteuert werden kann ohne dass TDI-Taktsignale von der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung erhalten werden. Falls für die Röntgenbildaufnahmeeinrichtung kein TDI-Taktgenerator vorgesehen ist, können daher dennoch TDI-Aufnahmen erhalten werden.
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Vorzugsweise wird als Bildaufzeichnungselement ein CCD-Bildaufnahmesensor verwendet. Es kann jedoch auch eine beliebige andere Vorrichtung verwendet werden falls diese eine TDI-Steuerung ausführen kann.
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Bei dem erfindungsgemäßen Röntgenbildaufnahmedetektor ist ferner das TDI-Taktsteuergerät mit einem Taktsteuerdatenspeicher versehen, um Daten bezüglich der TDI-Frequenzsteuerung zu speichern.
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Vorzugsweise weist das TDI-Taktsteuergerät den Taktsteuerdatenspeicher selbst auf. Vom Hersteller vorab gespeicherte TDI-Frequenzsteuerungsdaten können dann in zweckmäßiger Weise aus dem Speicher ausgelesen werden, um TDI-Aufnahmen durchzuführen.
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Der Taktsteuerdatenspeicher kann die TDI-Frequenzsteuerdaten in wiederbeschreibbarer Weise speichern. Bei einem derartigen Röntgenbilddetektor, bei welchem der Taktsteuerdatenspeicher überschreibbar ist, können die TDI-Frequenzsteuerdaten vom Hersteller bei der Auslieferung überschrieben werden, um den Produktspezifikationen der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung zu entsprechen. Wenn ein Hersteller den Röntgenaufnahmedetektor an einer Röntgenaufnahmevorrichtung anbringt können daher in zweckmäßiger Weise mit der Röntgenaufnahmevorrichtung TDI-Aufnahmen gemacht werden.
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Der Steuerdatenspeicher ist vorzugsweise mit einem Flash-Speicher und einem EEPROM versehen. Es kann jedoch eine beliebige Vorrichtung verwendet werden, sofern sich gespeicherte Daten überschreiben lassen sind und selbst dann erhalten bleiben, wenn die elektrische Stromversorgung unterbrochen wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Taktsteuerdatenspeicher eine Mehrzahl von Datensätzen der TDI-Frequenzsteuerungsdaten speichern. Bei einem derartigen Röntgenbilddetektor können Ansteuerungsarten wie beispielsweise Großbildaufnahmen, Aufnahmen der Oberkieferhöhle, Aufnahmen des Kiefergelenks sowie eine Wahlfunktion, ob Aufnahmen bei einem Erwachsenen oder einem Kind gemacht werden sollen, ausgeführt werden, indem für Panoramaaufnahmen unter Verwendung einer mit einem Röntgenbilddetektor ausgestatteten Röntgenbildaufnahmeeinrichtung mehrere Muster von TDI-Frequenzsteuerungsdaten gespeichert werden.
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Ferner kann der erfindungsgemäße Röntgenbilddetektor eine Auswahlanordnung zum Auswählen von mindestens einem der mehreren Muster von TDI-Frequenzsteuerungsdaten, die in dem Taktsteuerdatenspeicher gespeichert sind, aufweisen. Auf diese Weise können mittels der Auswahlanordnung TDI-Frequenzsteuerungsdaten aus dem Speicher, der mehrere Muster an TDI-Taktsignalen speichert, ausgewählt werden, so dass elektronische Bilder mit unterschiedlichen Auflösungen erhalten werden können, indem der Bildaufnahmemodus entsprechend dem jeweiligen diagnostischen Zweck verändert wird.
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Ein Arzt oder Bediener kann eine derartige Auswahlanordnung entsprechend dem Signal der Auswahlanordnung, die für ein Steuergerät der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung vorgesehen ist, benutzen, oder eine derartige Wahlanordnung kann fabrikseitig vom Hersteller voreingestellt sein.
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Weiterhin kann das TDI-Taktsteuergerät ferner mit einer sogenannten „Binning”-Funktion ausgestattet sein, wenn das durch das Bilderzeugungselement erzeugte elektrische Ladungsbild TDI-gesteuert ist. Diese Binning-Funktion bedeutet, dass das auf dem Bilderzeugungselement erzeugte elektrische Ladungsbild so wie es ist durch eine Echtzeitoperation aufsummiert wird. Bei solch einem Röntgenbildaufnahmedetektor kann eine Binning-Funktion ausgeführt werden, um die Empfindlichkeit des Sensors zu erhöhen und die an den A/D-Wandler übertragene Datenmenge zu vermindern. Daher kann eine TDI-gesteuerte Röntgenbildaufnahme bei hoher Geschwindigkeit erfolgen ohne dass ein Austausch mit einem Hochgeschwindigkeits-A/D-Wandler erfolgen muss, und der Speicherplatz zum Verarbeiten von Röntgenbildern kann verkleinert werden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Röntgenbilddetektor kann ferner das TDI-Taktsteuergerät mit einer Funktion ausgestattet sein, die den Röntgengenerator und den diesem gegenüberliegenden Röntgenbilddetektor mit hoher Geschwindigkeit bewegt, indem eine Binning-Funktion ausgeführt wird, wenn das von dem Bilderzeugungselement erzeugte elektrische Ladungsbild entsprechend dem TDI-Taktsignal TDI-gesteuert wird. Bei solch einem Röntgenbilddetektor wird das elektrische Ladungsbild mittels Binning integriert und kann bei geringer Röntgenbestrahlung mit ausreichendem Kontrast erhalten werden. Hierbei werden der Röntgengenerator und der Röntgenbilddetektor mit hoher Geschwindigkeit bewegt und für kurze Zeit Röntgenstrahlung abgegeben. Daher können Röntgenbildaufnahmen bei höherer Geschwindigkeit ausgeführt werden und die Röntgenbestrahlungsdosis, welcher das Objekt ausgesetzt wird, kann vermindert werden ohne dass die Röntgenbildaufnahmeeinrichtung selbst verändert werden müsste. Außerdem werden Probleme, die sich daraus ergeben, dass das Bild durch Bewegung des Objekts nicht genau fokussiert ist, auf diese Weise gelöst.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das TDI-Taktsteuergerät selektiv mindestens einen normalen Projektionsmodus und einen Hochgeschwindigkeitsprojektionsmodus, der schneller als der Normalmodus ist, ausführen, wenn das von dem Bilderzeugungselement erzeugte elektrische Ladungsbild TDI-gesteuert ist und in jedem Projektionsmodus die Frequenz des TDI-Taktsignals und Binning-Daten als Steuerelemente verwendet werden. Solch ein Röntgenbilddetektor ist für einen Bediener vorteilhaft, da der normale Projektionsmodus sowie ein Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmemodus selektiv ausgeführt werden können, indem die Frequenz und das TDI-Taktsignal sowie Binning-Informationen als Steuerelemente verwendet werden.
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Vorzugsweise kann ein Bilderzeugungselement zum Erzeugen eines Röntgenbildes ein Vollbildübertragungs-CCD-Sensor sein. Bei solchem einem Röntgenbilddetektor wird ein Vollbildübertragungs-CCD-Sensor (Full Frame Transfer CCD-Sensor oder kurz FFT-CCD-Sensor) als Bilderzeugungselement verwendet, bei dem es keine Datenakkumulationseinrichtung gibt sondern der lichtaufnehmende Teil stark vergrößert ist. Ein derartiger CCD-Sensor wird vorzugsweise für Messungen mit niedriger Bildrate verwendet, beispielsweise zu TDI-Röntgenaufnahmen gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird ferner eine Röntgenbildaufnahmeeinrichtung gemäß Anspruch 11 vorgeschlagen, die mit dem vorstehend erläuterten Röntgenbildaufnahmedetektor ausgestattet ist, so dass sich die vorstehend genannten Vorteile erzielen lassen.
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Bei der hier vorgeschlagenen Röntgenbildaufnahmeeinrichtung werden das von dem für den Röntgenbildaufnahmedetektor vorgesehenen TDI-Taktgenerator erzeugte TDI-Taktsignal und das Bewegungssteuerungssignal zum Bewegen des Röntgenstrahlgenerators und des Röntgenbildaufnahmedetektors, die einander gegenüberliegend und zwischen welchen das Objekt fest fixiert ist, vorzugsweise miteinander synchronisiert. Hierbei ist das TDI-Taktsignal des Röntgenbilddetektors mit dem Bewegungssteuerungssignal der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung so synchronisiert, dass Röntgenaufnahmen in vorteilhafter Weise für eine TDI-Bilderzeugung durchgeführt werden können.
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Die Röntgenbildaufnahmeeinrichtung ist vorzugsweise eine Panoramaröntgenbildaufnahmeeinrichtung, wobei sich dann die Vorzüge der oben erwähnten Röntgenbildaufnahmeeinrichtung auch bei Panoramaaufnahmen realisieren lassen.
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Die Röntgenbildaufnahmeeinrichtung kann ferner eine kephalometrische Röntgenbildaufnahmeeinrichtung sein, so dass sich die genannten Vorteile auch bei kephalometrischen Bildaufnahmen nutzen lassen.
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Die Röntgenbildaufnahmeeinrichtung ist mit dem zuvor erwähnten TDI-Taktgenerator, dem zuvor erwähnten TDI-Taktsteuergerät und dem zuvor erwähnten Taktsteuerdatenspeicher versehen. Das TDI-Taktsteuergerät kann unter Verwendung der zuvor erwähnten Binning-Operation eine Hochgeschwindigkeitsbildaufnahme ausführen. Wenn all diese Teile für den Röntgenbildaufnahmedetektor vorgesehen sind, kann die Vorrichtung die gleichen Wirkungen hervorrufen wie der zuvor erläuterte Detektor, so dass sich eine Hochgeschwindigkeitsröntgenbildaufnahmeeinrichtung mit Binning-Funktion ergibt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das TDI-Taktsteuergerät selektiv mindestens einen normalen Projektionsmodus und einen Hochgeschwindigkeitsprojektionsmodus, der schneller als der normale Modus ist, ausführen, wenn das von dem Bildaufnahmeelement erzeugte elektrische Ladungsbild einer TDI-Steuerung unterworfen wird, wobei in jedem Projektionsmodus die Frequenz des TDI-Taktsignals sowie Binning-Daten als Steuerelemente eingesetzt werden. Solch eine Röntgenbildaufnahmeeinrichtung weist vorrichtungsseitig die gleichen Funktionen wie der zuvor erläuterte Röntgenbildaufnahmedetektor auf, so dass die gleichen Wirkungen des Röntgenbildaufnahmedetektors hervorgebracht werden können, selbst wenn derartige Funktionen detektorseitig nicht vorgesehen sind.
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Ein Bildelement zum Erzeugen von Röntgenbildern kann vorzugsweise ein FFT-CCD-Sensor (Vollbildübertragungs-CCD-Sensor) sein, auf dessen Vorzüge vorstehend bereits hingewiesen wurde.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen
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1 eine perspektivische Außenansicht einer Röntgenbildaufnahmeeinrichtung mit einem Röntgenbildaufnahmedetektor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine perspektivische Außenansicht des in 1 gezeigten Röntgenbildaufnahmedetektors ist;
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3 eine Schnittansicht eines Befestigungsbauteils für den Röntgenbildaufnahmedetektor der in 1 gezeigten Röntgenbildaufnahmeeinrichtung ist,
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4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des in dem in 2 gezeigten Röntgenbildaufnahmedetektor vorgesehenen elektrischen Röntgenbilddetektors ist;
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5 ein Blockdiagramm zeigt, das in schematischer Weise den wesentlichen Aufbau des in 2 gezeigten Röntgenbildaufnahmedetektors veranschaulicht;
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6 ein Blockdiagramm zeigt, das in schematischer Weise den Aufbau von wesentlichen Teilen des Steuergeräts in der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung veranschaulicht, die den in 5 gezeigten Röntgenbildaufnahmedetektor aufweist;
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7 in schematischer Weise den Aufbau des Bildaufnahmeelements für den in 2 gezeigten Röntgenbildaufnahmedetektor veranschaulicht;
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8 der Erläuterung des Röntgentransmissionsbilds dient, welches mittels der erfindungsgemäßen Röntgenbildaufnahmedetektor erhalten wurde;
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9 der Erläuterung von TDI-Frequenzsteuerdaten dient, wie sie von dem Röntgengildaufnahmedetektor nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden;
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10 ein Blockdiagramm zeigt, das den schematischen Aufbau von wesentlichen Teilen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Röntgenbildaufnahmeeinrichtung veranschaulicht;
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11 ein Flussdiagramm ist, welches eine Röntgenbildaufnahmeprozedur unter Verwendung des erfindungsgemäßen Röntgenbildaufnahmedetektors zeigt;
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12 eine Aufsicht von vorne auf eine andere Ausführungsform der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Röntgenbildaufnahmedetektor zeigt; und
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13 den schematischen Aufbau der anderen Ausführungsform des Bildaufnahmeelements zeigt, das für den Röntgenbildaufnahmedetektor nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist.
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Bezugnehmend auf 1, in welcher das äußere Erscheinungsbild einer Röntgenbildaufnahmeeinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Röntgenbildaufnahmedetektor zeigt, 2, welche das äußere Erscheinungsbild des Röntgenbildaufnahmedetektors zeigt, und 3, in welcher eine Schnittansicht eines Befestigungsteils für den Röntgenbildaufnahmedetektor der in 1 gezeigten Röntgenbildaufnahmeeinrichtung gezeigt ist, ist die Röntgenbildaufnahmeeinrichtung 50 eine Panoramaröntgenbildaufnahmeeinrichtung. Ein Ständer 3 steht auf einer Basis 2 eines Apparatekörpers 1. An dem Ständer 3 ist ein Stützkörper 4 so angebracht, dass er nach oben und nach unten bewegt werden kann, wobei an dem Stützkörper 4 ein Dreharm 5 drehbar angebracht ist. Ein Tragearm 4a und ein Patientenrahmen 4b, die sich beide horizontal erstrecken, sind an dem oberen bzw. dem unteren Ende des Stützkörpers 4 angebracht. Der Patientenrahmen 4b ist mit einer Kinnablage 4c versehen.
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Der Tragarm 4a beherbergt einen XY-Tisch, der mittels eines Schrittmotors in X-Richtung und in Y-Richtung frei bewegbar ist. Der Dreharm 5 ist so ausgebildet, dass er so an dem XY-Tisch hängt, dass er in gewünschter Weise vertikal bewegt werden kann. Mit dem Bezugszeichen 4d ist ein Kopfhalter einer Patientenfixieranordnung bezeichnet, die innerhalb des Dreharms 5 unter dem Tragarm 4a angeordnet ist und mit einem Positionssteuermechanismus ausgestattet ist.
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Der Dreharm 5 ist mit einem Drehmechanismus zum Drehen des Dreharms 5 gegenüber dem Tragarm 4a mittels eines Schrittmotors ausgestattet und so ausgebildet, dass er um die vertikale Achse gedreht werden kann während die Drehachse mittels des XY-Tisches bewegt werden kann.
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Die beiden Seiten des Dreharms 5 hängen nach unten, wobei an einer Seite 5a ein Röntgenstrahlerzeuger 6 und an der anderen Seite 5b ein Röntgenstrahlerfassungsteil 7 derart vorgesehen sind, dass sie sich gegenüberliegen. Der Röntgenstrahlerzeuger 6 ist mit einer Röntgenröhre, einem Röntgenschild mit einem vertikalen ersten Schlitz und einem Steuermechanismus zum Ändern der Form des ersten Schlitzes ausgestattet (nicht abgebildet).
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Das Röntgenstrahlerfassungsteil 7 ist mit einem vertikalen zweiten Schlitz 8a ausgestattet, der dem ersten Schlitz entspricht, wobei die Abschirmplatte 8 einen Steuermechanismus für den Schlitz 8a aufweist, so dass dieser dem Röntgenstrahlerzeuger 6 gegenüberliegt. An der Rückseite des Röntgenstrahlerfassungsteils 7 ist ein Detektorhalter 9 vorgesehen, an dem ein Röntgenbildaufnahmedetektor 22 angebracht ist.
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Der Detektorhalter 9 ist an seiner Unterseite und seiner Oberseite mit Führungen 9c versehen, um den Röntgenbildaufnahmedetektor 22 lösbar zu befestigen, wie dies in 3 veranschaulicht ist. Die Führungen 9c sind so ausgelegt, dass mit ihnen ein mit konventionellen Filmtypen arbeitender Detektor lösbar montiert werden kann. Wenn der Detektor 22 lösbar mit dem Apparatekörper ausgelegt ist und die Größe des Detektors 22 die gleiche ist wie für einen konventionellem, mit Film arbeitenden Detektor, so kann eine derartige Vorrichtung auch als eine mit Film arbeitende Bildaufnahmeeinrichtung dienen. Der Röntgenbildaufnahmedetektor 22 kann direkt an dem Röntgenbildaufnahmeteil 7 angebracht werden, ohne dass der Detektorhalter 9 verwendet wird.
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An der Rückseite des Röntgenbilderfassungsteils 7a befindet sich ein Steuerteil 11 des Vorrichtungskörpers, das eine gedruckte Leiterplatte mit verschiedenen Arten von Schaltungen und dergleichen aufweist, sowie ein Bedienfeld 12, welches die Außenseite des Steuerteils 11 abdeckt. Das Bedienfeld 12 weist verschiedene Schalter und Flüssigkeitskristallanzeigen (nicht gezeigt) auf.
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Der Körper 1 ist mit einer Fernbedienungsbox 13 ausgestattet, die über ein Kabel 13a angeschlossen ist, wobei die Box 13 mit einem Hauptschalter zum Ein- und Ausschalten der elektrischen Stromquelle sowie einem Röntgenbestrahlungsschalter versehen ist. Das Röntgenstrahlerfassungsteil 7 ist mit einem Verbindungsstück 14 zum Anschluss des Röntgenbilddetektors 22 versehen.
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Wie in 2 veranschaulicht ist, ist der Röntgenbilddetektor 22 in einem Gehäuse 23 eingeschlossen, in welchem der elektrische Röntgenstrahldetektor (nicht gezeigt) und verschiedene entsprechende Schaltungen untergebracht sind, wobei an einer Seite des Gehäuses 23 ein Anschlussstück 24 zum Anschluss an äussere Schaltungselemente vorgesehen ist. Das Anschlussstück 24 wird üblicherweise mittels eines (nicht gezeigten) Kabels, welches eine elektrische Versorgungsleitung und eine Signalleitung vereint, an den Verbinder 14 des Röntgenstrahlerfassungsteils angeschlossen, kann jedoch auch zum Anschluss externer Vorrichtungen, wie beispielsweise eines Personalcomputers, verwendet werden.
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Das Gehäuse 23 ist aus geeignetem Material mit der erforderlichen Festigkeit aufgebaut, wie beispielsweise aus metallischen Aluminiumplatten und Kunstharz, wie beispielsweise ABS-Harz. Ein aus einem Werkstoff, der eine bevorzugte Permeabilität hat und sichtbares Licht abblockt, wie beispielsweise dunkles ABS-Harz, gefertigtes Röntgenstrahlaufnahmeteil 25, ist an der Rückseite des zweiten Schlitzes 8a vorgesehen und der elektrische Röntgenbildaufnahmedetektor darin angeordnet.
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4 zeigt den elektrischen Röntgenbilddetektor 26, der in dem Röntgenbildaufnahmedetektor untergebracht ist.
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Der elektrische Detektor 26 ist an der Rückseite des Röntgenstrahlaufnahmeteils 25 angeordnet und mit einem Leuchtkörper (Szintillator) 26a zum Umwandeln der abgestrahlten Röntgenstrahlen in sichtbares Licht, einer Faseroptik 26b zum Übertragen des Belichtung von dem Leuchtkörper 26a zu einer lichtaufnehmenden Oberfläche des Bildaufnahmeelements 26c versehen, welches nachfolgend erläutert wird. Mit dem Bezugszeichen 27 ist ein Schutzgehäuse bezeichnet, das Bezugszeichen 27a bezeichnet eine Dichtung und das Bezugszeichen 26d bezeichnet einen Signalpin des Bildaufnahmeelements 26c.
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5 ist ein Blockdiagramm welches den schematischen Aufbau von wesentlichen Teilen einer Ausführungsform des Röntgenbildaufnahmedetektors nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Der Röntgenbildaufnahmedetektor 22 ist mit einer Steuereinheit 22a ausgestattet, die eine Mikroprozessoreinheit (CPU) aufweist, die den Betrieb jeder Schaltung in dem Detektor 22 und den Betrieb der gesamten Vorrichtung einschließlich des Apparatekörpers (in 1 gezeigt), selbst steuert oder mit dem Steuerteil 11 des Apparatekörpers kombiniert ist. Ferner sind ein Eingangs/Ausgangsanschluss 22b, ein TDI-Taktgenerator 22c zum Erzeugen eines TDI-Taktsignals, eine Treiberschaltung für ein Bildaufnahmeelement 22d, ein A/D-Wandler 22e, ein Speicher 22f, eine Kommunikationssteuerschaltung 22g und eine Stromversorgungsschaltung 22h vorgesehen. Diese Schaltungen, der elektrische Röntgenbildaufnahmedetektor 26 und der Verbinder 24 sind wie in der Figur gezeigt miteinander verbunden.
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Der Detektor 22 wird im lösbar oder fest an dem Körper (nicht gezeigt) der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung montierten Zustand benutzt. Der Verbinder 24 wird in kontrollierbarer Weise elektrisch mit dem Apparatekörper verbunden, indem ein an einem Kabel 15 vorgesehener Verbinder 24' vom dem Steuerteil 11 des Körpers eingeführt wird. Das Steuerteil 11 ist dafür ausgelegt, mit einer externen Vorrichtung 30 verbunden zu werden, die einen Personalcomputer oder dergleichen aufweist, um Steuerdaten in das Steuerteil 11 und den Detektor 22 einzugeben oder Daten auszulesen und zu speichern.
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Der Detektor 22 kann dafür ausgelegt sein, digitale Signale auszugeben, indem eine A/D-Umwandlung in diesem erfolgt, oder ein A/D-Wandler kann in dem Apparatekörper 1 so vorgesehen sein, dass ein analoges Signal von dem Detektor 22 ausgegeben und in dem Apparatekörper 1 in ein digitales Signal umgewandelt wird.
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Der elektrische Röntgenbilddetektor 26 ist aus dem Leuchtkörper 26a, der Faseroptik 26b und dem Bildaufnahmeelement 26c aufgebaut und gibt Röntgentransmissionsbilder in Form von Spannungssignalen aus. Seine grundlegende Funktion ist wohlbekannt und wird nachstehend erläutert.
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Charakteristisch für den Detektor 22 ist, dass er mit dem oben erwähnten TDI-Taktgenerator 22c ausgestattet ist, dass er basierend auf den TDI-Frequenzsteuerungsdaten zum Steuern der Frequenz des TDI-Taktsignals TDI-Taktsignale von dem TDI-Taktgenerator 22c erzeugt, eine Steuereinheit 22a für eine TDI-Taktsteuerungsanordnung 22i zwecks TDI-Steuerung des an dem Bildaufnahmeelement entsprechend dem TDI-Taktsignal erzeugten elektrischen Ladungsbildes vorgesehen ist, und ein Taktsteuerdatenspeicher 22j für den Speicher 22f vorgesehen ist, um TDI-Frequenzsteuerdaten zu speichern.
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Der Detektor 22 verfügt selbst über einen TDI-Taktgenerator und ein TDI-Taktsteuergerät, so dass er als ein autonomer Detektor arbeitet, bei welchem eine TDI-Steuerung des Bildaufnahmeelements erreicht werden kann, ohne dass TDI-Taktsignale von der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung zugeführt werden. Daher kann, falls an dem Körper der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung kein TDI-Taktgenerator vorgesehen ist, dennoch eine TDI-Bildaufnahme erfolgen. Folglich werden TDI-Aufnahmen auch bei Röntgenbildaufnahmeeinrichtungen, die nicht für TDI-Aufnahme ausgelegt sind, durch Austausch des Detektors mit dem Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht, wodurch sich große industrielle Vorteile erzielen lassen.
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Da die TDI-Taktsteueranordnung 22i mit dem Taktsteuerdatenspeicher 22j versehen ist, ist der Detektor 22 ferner insofern zweckmäßig, als Bildaufnahmen im TDI-Steuerungsmodus ausgeführt werden können, indem die TDI-Frequenzsteuerdaten, die vorab von dem Hersteller gespeichert wurden, dem Speicher 22j entnommen werden können. Wenn der Taktsteuerdatenspeicher 22j beschreibbar ausgelegt ist, können die TDI-Frequenzsteuerdaten erneut eingeschrieben werden, um so zum Zeitpunkt der Versendung von dem Hersteller den Produktspezifikationen der jeweiligen Röntgenbildaufnahmeeinrichtung zu entsprechen, was insofern zweckmäßig ist, als ein Bediener Bildaufnahmen im TDI-Steuermodus ausführen kann, indem der Detektor einfach an der jeweiligen Vorrichtung montiert wird.
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Vorzugsweise ist der Steuerdatenspeicher 22j mit einem Flash-Speicher und einem EEPROM aufgebaut. Es kann jedoch jedes beliebige Gerät benutzt werden, sofern gespeicherte Daten überschreibbar sind und auch dann beibehalten werden, wenn die elektrische Stromversorgung unterbrochen wird.
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In dem Speicher 22j können mehrere Muster von TDI-Frequenzsteuerdaten gespeichert werden, wobei der Detektor 22 mit einer Taktwahlanordnung 22k zur Auswahl des gewünschten Musters aus der Mehrzahl von Mustern ausgestattet ist. Wenn die den Detektor 22 aufweisende Röntgenbildaufnahmeeinrichtung ein Panoramaaufnahmengerät ist, kann die Steuerung so ausgelegt sein, dass Großbildaufnahmen, Aufnahmen der Oberkieferhöhle, Aufnahmen des Kiefergelenks sowie eine Wahlfunktion, ob Aufnahmen bei einem Erwachsenen oder einem Kind gemacht werden sollen, ausgeführt werden können, wodurch die Nutzbarkeit der Vorrichtung gesteigert wird.
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Wenn das elektrische Ladungsbild, welches an dem Bildaufnahmeelement 26c erzeugt wurde, TDI-gesteuert wird, können Binning-Operationen ausgeführt werden, wobei eine Moduswahlanordnung 22l vorgesehen ist, um mindestens einen normalen Bildaufnahmemodus und einen Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmemodus auszuwählen, mittels dem Aufnahmen bei höherer Geschwindigkeit möglich sind. In jedem Bildaufnahmemodus dienen die Frequenz des TDI-Taktsignals sowie Binning-Daten als Steuerelemente. Dies ist zweckmäßig für einen Bediener und jeder Bildaufnahmemodus kann wahlweise ausgeführt werden. Binning-Operationen werden später erläutert.
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6 ist ein Blockdiagramm, welches schematisch den Aufbau von grundlegenden Teilen des Steuergeräts in der mit dem Röntgenbildaufnahmedetektor ausgerüstetet Röntgenbildaufnahmeeinrichtung gemäß 5 zeigt. Gleiche Teile tragen die gleichen Bezugszeichen und werden nicht erneut beschrieben.
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Das Steuerteil 11 ist versehen mit einer Steuereinheit 11a, die eine Mikroprozessoreinheit (CPU) aufweist, die als Zentrum der Betriebssteuerung der gesamten Einrichtung dient, sowie einem Eingangs/Ausgangs-Anschluss 11b und einem Speicher 11c. Ferner sind vorgesehen eine Röntgenbestrahlungssteuerschaltung 11d, eine Röntgenstrahlungserfassungsschaltung 11e, ein Röntgengenerator 11f, eine Einstellschaltung 11g für die Breite des ersten Schlitzes, eine Einstellschaltung 11h für die Breite des zweiten Schlitzes, eine Schaltung 11m zur Erfassung der Rotation des Dreharms, eine Schaltung 11r zum Einstellen des Bildaufnahmemodus, eine Schaltung 11q zur Erfassung des Detektortyps, eine Kommunikationssteuerschaltung 11p und eine Stromversorgungsschaltung 11s. Diese Schaltungen sind über den Eingangs/Ausgangs-Anschluss 11b mit der Steuereinheit 11a verbunden.
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Zum Anschluss des Röntgenbildaufnahmedetektors 22 gemäß 5 ist ein Verbinder 14 vorgesehen, der dem Verbinder 14' des Verbindungskabels 15 entspricht. Der Eingangs/Ausgangs-Anschluss 11b, die Kommunikationssteuerschaltung 11p und die Stromversorgungsschaltung 11s sind mit dem Verbinder 14 verbunden.
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Mit dem Eingangs/Ausgangs-Anschluss 11b ist ferner ein Bedienfeld 12 zur Eingabe von Betriebsdaten sowie eine Fernsteuerungsbox 13 zur Ferneingabe dieser Daten verbunden.
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Das Steuerteil 11 beinhaltet keinen TDI-Taktgenerator, wie er für Röntgenbildaufnahmen im TDI-Steuermodus benötigt wird. Röntgenbildaufnahmen im TDI-Steuermodus können jedoch ausgeführt werden, indem der oben beschriebene Röntgenbildaufnahmedetektor 22 montiert und mittels des Verbindungskabels 15 in steuerbarer Weise elektrisch verbunden wird.
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Durch Verwendung des vorliegend erläuterten Röntgenbildaufnahmedetektors kann daher eine konventionelle Röntgenbildaufnahmeeinrichtung ohne TDI-Taktgenerator für Röntgenbildaufnahmen im TDI-Steuermodus verwendet werden.
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Der vorliegend erläuterte Röntgenbildaufnahmedetektor zeichnet sich dadurch aus, dass er einen TDI-Taktgenerator und eine TDI-Taktsteueranordnung aufweist, wie sie für Röntgenbildaufnahmen im TDI-Steuermodus benötigt werden. Andere Konstruktionselemente entsprechen weitgehend jenen von konventionellen Röntgenbildaufnahmendetektoren. Folglich besteht ein Unterschied darin, dass die Röntgenbildaufnahmeeinrichtung keinen TDI-Taktgenerator benötigt, während die anderen Konstruktionselemente nahezu die gleichen wie bei konventionellen Einrichtungen sind.
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7 zeigt schematisch den Aufbau des Bildaufnahmeelements, das für den Röntgenbildaufnahmedetektor, wie er in 2 und 4 gezeigt ist, vorgesehen ist.
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Das Bildaufnahmeelement 26c ist mit einem CCD-Bildsensor vom FFT-Typ (Vollbildübertragung) versehen. Mit dem Bezugszeichen 26ca ist eine Sensormatrix bezeichnet, aus der das lichtaufnehmende Teil aufgebaut ist und die so beschaffen ist, dass ein horizontales Schieberegister 26cb welches elektrische Ladung horizontal transferiert, an einer Mehrzahl von übereinanderliegenden Reihen gebildet wird. In Reihen und Spalten angeordnete Pixel e werden durch Potentiallöcher gebildet, die an dem horizontalen Schieberegister 26cb erzeugt werden.
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Mit dem Bezugszeichen 26cc ist ein assoziatives Schieberegister zum Sammeln und Kombinieren des elektrischen Ladungsbildes bezeichnet, welches simultan in horizontalen, nebeneinanderliegenden Zeilen über den Potentialtopf des horizontalen Schieberegisters 26cb übertragen wird, das aus einer Mehrzahl von senkrechten Reihen aufgebaut ist. Mit dem Bezugszeichen 26cd ist ein Ausgangspotentialtopf bezeichnet, um das assoziative elektrische Ladungsbild, welches von dem assoziativen Schieberegister 26cc in vertikaler Richtung seriell übertragen wird, außerdem vertikal zu akkumulieren und zu kombinieren. Mit dem Bezugszeichen 26ce ist ein Verstärker bezeichnet, mit dem das assoziative elektrische Ladungsbild, welches sequentiell von dem Ausgangspotentialtopf 26cd ausgegeben wird, zu konvertieren und als ein Sensorsignal auszugeben.
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Der Sensorsignalausgang von dem Verstärker 26ce wird mittels einer Nullpunktverschiebungs-Kompensationsschaltung 26f nullpunktkompensiert und dann an einen A/D-Wandler 22e angelegt. Mit dem Bezugszeichen 26cg ist ein Steuergerät zum Anliefern und Steuern von erforderlichen Steuerungssignalen einschließlich von TDI-Taktsignalen zum Übertragen und Binnen des elektrischen Ladungsbildes an das Schieberegister bezeichnet, wobei das assoziative Schieberegister und der Ausgangspotentialtopf gemeinsam einen CCD-Bildsensor darstellen.
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Der grundlegende Betrieb des elektrischen Ladungstransfers eines CCD-Bildsensors, bei welchem durch Belichtung erhaltene elektrische Signalladung in einer Potentialsenke der Sensormatrix
26ca, die eine Lichtaufnahmeoberfläche bildet, blockiert wird um unter Verwendung von Halbleitern übertragen zu werden, ist unter anderem aus
JP-A-9200625 bekannt. Nachstehend werden daher das Binnen von elektrischer Signalladung sowie das Hochgeschwindigkeitsverfahren des TDI-Taktes beschrieben, durch welche sich die vorliegend erläuterte Erfindung auszeichnet.
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Erfindungsgemäß soll bei medizinischen Panoramaröntgenaufnahmen, beispielsweise zur Verwendung in der Zahnmedizin, das elektrische Ladungsbild in dem Bildaufnahmeelement mit hoher Geschwindigkeit übertragen werden wenn der Dreharm 5 aus 1 mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird. Zu diesem Zweck wird das elektrische Ladungsbild, das an der Lichtaufnahmefläche des Bildaufnahmeelements gesammelt wurde, mittels eines TDI-Taktsignals von schnellerer Frequenz übertragen. Wenn das elektrische Ladungsbild, das in dem CCD-Sensor erzeugt wurde, als Spannung übertragen und als Sensorsignal an den A/D-Wandler ausgegeben wird, muss der A/D-Wandler entsprechend der schnellen Übertragung ein Analogsignal mit hoher Geschwindigkeit in ein Digitalsignal umwandeln. Daher muss das Vermögen des Sensors verbessert werden, so dass die gesamte Konstruktion der Röntgenbildaufnahmeeinrichtung modifiziert werden muss.
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Das einfachste Verfahren, um das vorstehend genannte Problem zu lösen, besteht darin, einen Teil des Sensorsignals, welches von dem CCD-Sensor in Form eines analogen Signals ausgegeben wird, auszulassen, um so das Ausgabeintervall des Sensorsignalausgangs an den A/D-Wandler von dem CCD-Sensor zu verkürzen. Auf diese Weise wird jedoch ein grobes digitales Bild erhalten, bei welchem Informationen fehlen, da in dem so erhaltenen Sensorsignal Teile fehlen. Mit dem vorliegend vorgeschlagenen Binning-Vorgang lässt sich dieses Problem lösen. Wichtige Bildinformationen gehen nicht verloren und der elektrische Ladungstransfer von dem CCD-Sensor kann entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Dreharms beschleunigt werden, so dass durch den Binning-Vorgang die Bildaufnahmedauer verkürzt wird.
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Wenn das Röntgentransmissionsbild den Leuchtkörper 26a (siehe 4) trifft, wird Röntgenstrahlung in sichtbares Licht umgewandelt, und das sichtbare Licht erzeugt über die Faseroptik 26b ein elektrisches Ladungsbild an der Sensormatrix 26ca des Bildaufnahmeelements 26c. Wenn das Bildaufnahmeelement 26c ein TDI-Taktsignal erhält, wird das an der Sensormatrix 26ca erzeugte elektrische Ladungsbild in einer vertikalen Kolonne, welche die erste bis letzte Kolonne umfasst (im folgenden als elektrische Signalladung der Kolonne bezeichnet), übertragen während es in dem Potentialtopf gehalten wird (TDI-Steuerung).
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Wenn diese elektrische Signalladung der Kolonne zu dem assoziativen Schieberegister 26cc übertragen wird, werden mehrere Kolonnen von elektrischer Signalladung gesammelt und gemäß voreingestellten Binning-Daten miteinander verknüpft. Wenn beispielsweise die Binning-Daten so gewählt sind, dass ein Binning-Vorgang von 3×3 Pixel bzw. 4×4 Pixel erfolgen soll, so wird die elektrische Signalladung von drei Kolonnen bzw. von vier Kolonnen, d. h. eine Kombination in Kolonnenrichtung, gesammelt und miteinander verknüpft, und das gesammelte und verknüpfte elektrische Ladungsbild zu der nächsten Potentialsenke 26cd übertragen.
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Wenn das elektrische Ladungsbild von dem assoziativen Schieberegister 26cc zu der Ausgangspotentialsenke 26cd übertragen wird (nachstehend als elektrische Signalladung der Zeile bezeichnet), werden, wenn die Binning-Daten so eingestellt sind, dass ein Binning-Vorgang von 3×3 Pixel bzw. 4×4 Pixel erfolgen soll, drei Zeilen bzw. vier Zeilen von elektrischer Signalladung, d. h. eine Kombination in Zeilenrichtung, gesammelt und miteinander verknüpft.
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Miteinander verknüpfte elektrische Ladung wird sequentiell von dem assoziativen Schieberegister 26cc an die Ausgangspotentialsenke 26cd übertragen bis an einem gewissen Zeitpunkt die Übertragung von elektrischer Zeilenladung, die sich in dem assoziativen Schieberegister gesammelt hat und verknüpft wurde, beendet ist. Die Ausgangspotentialsenke 26cd sammelt die Binning-Zahl in Zeilenrichtung der von dem assoziativen Schieberegister 26cc übertragenen elektrischen Ladung und löscht bei jeder Ausgabe die in der Ausgangspotentialsenke 26cd verbliebene elektrische Ladung. Indem dieser Vorgang wiederholt wird, wird keine unnötige elektrische Ladung zu der verknüpften elektrischen Ladung hinzuaddiert, die sequentiell von dem assoziativen Schieberegister 26cc übertragen wird.
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Wenn diese elektrische Ladung, die von der Sensormatrix 26ca an das assoziative Schieberegister 26cc übertragen wurde und als Binning-Zahl in Spaltenrichtung gemäß den Binning-Daten gesammelt wurde, an die Ausgangspotentialsenke übertragen wird, sammelt das assoziative Schieberegister 26cc das elektrische Ladungssignal der durch die Binning-Zahl in Zeilenrichtung spezifizierten Zeilen. Dann wird die elektrische Ladung der gesammelten und assoziierten Zeilen sequentiell an die Ausgangspotentialsenke 26cd übertragen und die Ausgangspotentialsenke 26cd sammelt und verknüpft die durch die Binning-Zahl in Spaltenrichtung spezifizierte Anzahl elektrischer Ladungen um diese dann auszugeben.
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Gemäß diesem Binning-Vorgang addiert die Ausgangspotentialsenke 26cd eine Mehrzahl von TDI-Pixeln, die von der Potentialsenke der Sensormatrix 26ca gehalten werden, zu einem neuen Pixel und gibt diese aus während die Pixel elektrisch geladen gehalten werden. Auf diese Weise wird das Zeitintervall des Sensorsignalausgangs des A/D-Wandlers nach der Spannungsumwandlung durch die Ausgangspotentialsenke 26cd lang, da die zugefügten Teile ausgelassen werden.
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Folglich ist für den letztgenannten A/D-Wandler 22e ein Verfahren, welches viel schneller abläuft, nicht erforderlich. Wenn die Übertragungsgeschwindigkeit des Datenausgangs des CCD-Sensors vorab auf die Verarbeitungskapazität bestehender A/D-Wandler 22e eingestellt wird, kann es infolge des Binning-Vorgangs ausreichend sein, dass nur die in den TDI-Frequenzsteuerdaten des Röntgenbildaufnahmedetektors 22 enthaltene Frequenz verändert wird.
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In diesem Fall besteht ein äusserst wichtiger Vorteil darin, dass dem aufaddierten elektrischen Ladungsbild als aus integrierten Daten bestehendes Röntgentransmissionsbild keine Informationen fehlen, und die Datenverarbeitung und Datenspeicherung werden vereinfacht, da die Gesamtzahl der Pixel des digitalen Bildes reduziert werden kann.
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Anhand 8 wird das Prinzip des mittels des vorliegend erläuterten Röntgenbildaufnahmedetektors erhaltenen Röntgentransmissionsbild erläutert. 8(a) zeigt ein Originalbild wobei jedes Gitterelement die elektrische Ladung eines jeden Pixels darstellt. Beim Ausführen eines Binning-Vorgangs für 2×2 Pixel werden ausgehend von dem Originalbild die elektrische Ladungen in den von den dicken Linien umgebenen Bereichen in 2×2 Pixel addiert, woraus sich das in 8(b) gezeigte Bild ergibt.
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Hierbei besteht der Binning-Vorgang darin, sowohl Zeilen als auch Spalten, nur Zeilen oder nur Spalten in einem quadratischen 2×2- oder 3×3-Pixelfeld oder in einem rechteckigen 2×3- oder 3×4-Pixelfeld zu addieren oder eine geeignete Zahl von Pixeln in einer Reihe oder einer Spalte zu addieren.
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8(c) zeigt eine Nullpunktverschiebung bei welcher nach dem gemäß 8(b) ausgeführten Binning-Vorgang der Wert 4, der die kleinste elektrische Ladung darstellt, von jedem Feld abgezogen wird, so dass der kleinste Ladungswert 0 ist. Wenn solch ein Nullpunktverschiebungsvorgang ausgeführt wird, werden Rauschanteile, die durch in dem elektrischen Ladungselement des Pixels enthaltene Dunkelströme verursacht werden, reduziert, so dass das Bild klarer wird und der Dynamikbereich verbessert wird.
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Wie aus der Figur ersichtlich ist, wird die Gesamtzahl der Pixel des Gesamtbildes entsprechend den Binning-Daten reduziert und folglich wird das Bild verkleinert. Andererseits werden alle elektrischen Ladungsbilddaten jedes Pixels des Originalbildes gesammelt und als ein Element des ausgegebenen Röntgenbildes benutzt, so dass kein Verlust an Informationen, wie er durch Auslassen von Pixeln hervorgerufen werden würde, auftritt.
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Anhand von 9 werden die TDI-Frequenzsteuerdaten erläutert, wie sie mittels des hier vorgeschlagenen Röntgenbildaufnahmedetektors erhalten werden.
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9(a) zeigt ein Röntgentransmissionsbild des gesamten Kiefers, das mit einer Panoramaröntigenbilderzeugungseinrichtung erhalten wurde, die mit dem hier vorgeschlagenen Röntgenbildaufnahmedetektor versehen ist. 9(b) ist eine graphische Darstellung der Rotationsgeschwindigkeit des Dreharms mit welcher das Bild erhalten wird. 9(c) ist eine graphische Darstellung der Variation der Frequenz des entsprechenden TDI-Taktsignals.
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In 9(a) bezeichnet RZ einen Bereich in welchem eine Dichtekompensation erfolgt, wie sie normalerweise bei Panoramaröntgenbildaufnahmen angewendet wird. In dem Bereich RZ erfolgt eine längere Röntgenbestrahlung um so den Einfluss von hinderlichen Schatten, beispielsweise des Halses, zu eliminieren, wobei hierfür der Dreharm langsamer gedreht wird.
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In 9(b) ist entlang der vertikalen Achse Vd die Drehgeschwindigkeit des Dreharms aufgetragen, wobei entlang der horizontalen Achse ϕ der Drehwinkel des Dreharms aufgetragen ist, die ausgezogene Linie die Geschwindigkeit zeigt, wenn eine Dichtekompensation im Bereich RZ erfolgt, und die gestrichelte Linie die Geschwindigkeit zeigt, wenn keine Kompensation vorgenommen wird.
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In 9(c) ist entlang der vertikalen Achse Vc die Frequenz des TDI-Taktsignals aufgetragen, steht die Horizontalachse ϕ für den Drehwinkel des Dreharms, zeigt die ausgezogene Link die Geschwindigkeit bei einer Kompensation in dem Dichtekompensationsbreich RZ und zeigt die gestrichelte Linie die Geschwindigkeit ohne Kompensation. Die Frequenz Vc des TDI-Taktsignals entspricht der TDI-Steuergeschwindigkeit des an dem Bilderzeugungselement erzeugten elektrischen Ladungsbilds und entspricht ausserdem der Übertragungsgeschwindigkeit eines für konventionellen Film ausgelegten Detektors.
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Wie in den Figuren dargestellt ist, besteht eine vorgewählte Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit Vd des Dreharms und der Frequenz Vc des TDI-Taktsignals. Diese Beziehung gehört zu den TDI-Frequenzsteuerdaten. Indem die Frequenz des TDI-Taktsignals unter Verwendung der TDI-Frequenzsteuerdaten gesteuert wird, kann mittels des hier vorgeschlagenen Röntgenbildaufnahmedetektors das gleiche Panoramaröntgentransmissionsbild des gesamten Kiefers erhalten werden, wie es durch Bewegen eines konventionellen Filmdetektors mit der Drehgeschwindigkeit Vd des Dreharms erhalten wird.
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Die TDI-Frequenzsteuerdaten werden entsprechend der Kurve der Rotationsgeschwindigkeit Vd des Dreharms, wie sie in 9 gezeigt ist, bereitgestellt. Die Kurve der Drehgeschwindigkeit Vd des Dreharms wird entsprechend der Röntgenbilderzeugungseinrichtung, den Bildaufnahmezwecken und dem aufzunehmenden Objekt variiert. Zweckmäßigerweise werden mehrere Muster von TDI-Frequenzsteuerdaten entsprechend vorbereitet, die dann vor Ort ausgewählt werden.
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Wie sich aus den Figuren ergibt, werden die Rotation des Dreharms und das TDI-Taktsignal synchronisiert, wodurch in vorteilhafter Weise ein Röntgenbild erhalten werden kann.
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Wenn die Geschwindigkeit durch Ausführen einer wie oben beschriebenen Binning-Operation erhöht wird, steigert sich die Frequenz des TDI-Taktsignals entsprechend den Binning-Daten, wobei hierfür TDI-Frequenzsteuerdaten entsprechend vorbereitet werden.
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10 ist ein Blockdiagramm, welches den schematischen Aufbau von wesentlichen Teilen einer anderen Ausführungsform der hier vorgeschlagenen Röntgenbilderzeugungseinrichtung zeigt.
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Im Gegensatz zu der Röntgenbilderzeugungseinrichtung 50 aus 1 ist bei die Röntgenbilderzeugungseinrichtung 50A gemäß 10 ein TDI-Taktgenerator 11n für ein Steuerteil 11A des Apparatekörpers und nicht für einen Röntgenbildaufnahmedetektor 22A vorgesehen. Statt dessen ist eine TDI-Taktkonverterschaltung 22m zum Umwandeln des Signals von dem TDI-Taktgenerator für den Detektor 22A vorgesehen. Für das Steuerteil 11A des Apparatekörpers sind, obschon sie in der Figur nicht gezeigt sind, entsprechende Einrichtungen wie die TDI-Taktsteueranordnung 22i, der Taktsteuerdatenspeicher 22j, die Taktwahlanordnung 22k und die Moduswahlanordnung 22l, die für den Röntgenbildaufnahmedetektor 22 gemäß 1 vorgesehen sind, vorgesehen.
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Bei der Röntgenbilderzeugungseinrichtung 50A kann eine Röntgenbilderzeugung unter TDI-Steuerung unter Verwendung eines bestehenden Röntgenbildaufnahmedetektors 22A, der über keinen TDI-Taktgenerator verfügt, in einer Weise erreicht werden, als wie wenn der Röntgenbildaufnahmedetektor 22 einen TDI-Taktgenerator hätte.
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Bei der Einrichtung 50A kann ferner bei dem Bildaufnahmemodus zwischen einem (bezüglich des Detektors) heteronomen Typs, bei welchem die TDI-Bildaufnahme unter Verwendung eines für den Apparatekörper bereitgestellten TDI-Taktgenerators und einem (bezüglich des Detektors) Eigenbetriebsmodus gewählt werden, bei welchem die TDI-Bildaufnahme unter Verwendung eines für den Detektor 22 vorgesehenen TDI-Taktgenerators erfolgt, wobei letztere Wahlmöglichkeit selbst dann besteht, wenn ein Röntgenbildaufnahmedetektor 22 montiert ist, der über einen TDI-Taktgenerator verfügt.
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11 zeigt ein Flussdiagramm, welches die Vorgehensweise der Röntgenbildaufnahme unter Verwendung des hier vorgeschlagenen Röntgenbildaufnahmedetektors veranschaulicht.
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Dieses Flussdiagramm zeigt den grundlegenden Betrieb der Röntgenbilderzeugungseinrichtung, bei welcher eine Wahlmöglichkeit zwischen heteronomem Typ und Eigenantriebstyp sowie eine Wahlmöglichkeit zwischen einem normalen Bildaufnahmemodus und einem Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmemodus besteht.
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Wenn der Röntgenbildaufnahmedetektor auf einem Detektorhalter montiert ist, legt die Röntgenbilderzeugungseinrichtung den Eigenbetriebsmodus oder den heteronomen Typ fest, indem die Existenz des TDI-Taktgenerators des Röntgenbildaufnahmedetektors erfasst wird, der Inhalt der in dem Taktsteuerdatenspeicher gespeicherten TDI-Frequenzsteuerdaten gelesen wird, die Charakteristika gelesen werden, welche die für den Röntgenbildaufnahmedetektor vorgesehenen Arten darstellen oder indem eine Wahl mittels der Moduswahlanordnung erfolgt (S1, S2).
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Folglich wird der jeweilige Modus eingestellt (S3, S4) und die TDI-Frequenzsteuerdaten werden entsprechend dem jeweiligen Modus ausgelesen und das TDI-Taktsignalfrequenzmuster entsprechend der Drehgeschwindigkeit des Dreharms vorbereitet.
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Wenn basierend auf der durch die Wahlanordnung erfolgten Wahl der normale Bildaufnahmemodus oder der Hochgeschwindigkeitsbildaufnahmemodus gewählt ist (S5, S6, S7), wird eine entsprechende Einstellung vorgenommen. Im Hochgeschwindigkeitsaufnahmemodus wird basierend auf den Binning-Daten eine hohe Frequenz für das TDI-Taktsignal eingestellt.
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Wenn die Röntgenbilderzeugungseinrichtung ein Bestrahlungsbefehlsignal erhält bestrahlt sie das Objekt mit Röntgenstrahlen während sich der Dreharm mit einer Geschwindigkeit entsprechend dem durch einen Steuerparameter modifizierten TDI-Taktsignal dreht (S8), wobei an dem Bilderzeugungselement ein Röntgentransmissionsbild in Form eines elektrischen Ladungsbildes in dem Röntgenbildaufnahmedetektor erzeugt wird. Das Bild wird gemäß den dem TDI-Taktsignal entsprechenden Binning-Daten, die ferner durch die TDI-Frequenzsteuerungsdaten weiter spezifiziert sind, einer Binning-Operation unterzogen und das gewünschte Röntgentransmissionsbild wird erhalten (S9).
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Während 11 ein Flussdiagramm zeigt, in welchem die Wahl ob Eigenbetriebsmodus oder ein anderer Bildaufnahmemodus sowie die Wahl einer hohen oder einer normalen Bilderzeugungsgeschwindigkeit durch Montage des Röntgenbildaufnahmedetektors an dem Detektorhalter erfolgt, kann eine solche Wahl entweder automatisch oder manuell erfolgen oder ein jeder dieser Modi kann auch fest vorgegeben sein.
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12 zeigt eine Aussenansicht einer anderen Ausführungsform der Röntgenbilderzeugungseinrichtung, die den hier vorgeschlagenen Röntgenbildaufnahmedetektor aufweist.
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Die Röntgenbilderzeugungseinrichtung 50B ist als eine kephalometrische Bilderzeugungseinrichtung aufgebaut, bei welcher Röntgenbildaufnahmedetektoren 22, 22A und eine Traganordnung 31 zum Fixieren des Kopfes des Objektes während einer kephalometrischen Bildaufnahme lösbar an einer Röntgenbilderzeugungseinrichtung gemäß 1 oder 10 angebracht sind, so dass diese Vorrichtung nicht nur Panoramaaufnahmen sondern auch kephalometrische Aufnahmen machen kann. Hierbei lassen sich die gleichen Effekte erzielen wie sie hinsichtlich der Bilderzeugungseinrichtungen 50 und 50A erläutert wurden.
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Eine Fernsteuerbox 13A entsprechend der Box 13 aus 1 ist vorgesehen, jedoch werden deren Einstellungen und Betriebsinhalte dahingehend geändert, dass sie für entweder Panoramaaufnahmen oder kephalometrische Aufnahmen verwendet werden kann.
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Bei kephalometrischen Aufnahmen ist ein Röntgenstrahlerfassungsteil 7 entfernt von dem Röntgenbestrahlungsbereich des Röntgengenerators 6 angeordnet, wobei die von dem Röntgenstrahlerzeuger 6 ausgesendeten Röntgenstrahlen den Kopf des mittels der Traganordnung 31 fixierten Objekts passieren, so dass diese den Röntgenbildaufnahmedetektor 22, 22A erreichen. Der Detektor 22, 22A ist dafür ausgelegt nach oben und nach unten sowie nach vorne und nach hinten bezüglich der Traganordnung 31 bewegt zu werden, um kephalometrische Aufnahmen derart auszuführen, dass ein Röntgenstrahlaufnahmebereich 25 das gesamte Röntgenbild von dem Kopf des Objekts aufnimmt. Der Röntgenstrahlerzeuger 6 ist dafür ausgelegt, synchron zu der Bewegung des Detektors 22, 22A nach oben und nach unten sowie nach vorne und nach hinten bewegt zu werden.
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13 zeigt schematisch den Aufbau der anderen Ausführungsform des Bilderzeugungselements, das für den hier vorgeschlagenen Röntgenbildaufnahmedetektor vorgesehen ist.
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In 7 wird ein Bilderzeugungselement vom FFT-Typ verwendet. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch das oben erwähnte assoziative Schieberegister oder der Ausgangspotentialtopf einem CCD-Bildsensor vom FT-Typ (Frame Transfer oder Vollbildübertragung) einem CCD-Bildsensor vom IT-Typ (Interline Transfer) oder einem CCD-Bildsensor vom FIT-Typ (Frame Interline, Vollbild Interline) hinzugefügt werden.
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13 zeigt den grundlegenden Aufbau des Bildaufnahmeelements wenn ein CCD-Bildsensor vom FT-Typ verwendet wird.
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Das Bildaufnahmeelement 26cA unterscheidet sich von dem Element 26c aus 7 darin, dass ein Sammelteil 26ch, das wie die Sensormatrix 26ca über Pixel e verfügt, zwischen der Sensormatrix 26ca und dem assoziativen Schieberegister 26cc vorgesehen ist. Die anderen Bauteile sind bei beiden Elementen die gleichen.