光或放射線攝像裝置的制作方法

專利名稱：光或放射線攝像裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在醫療領域或非損壞檢查、RI (放射性同位素Radio Isotope)檢查、以及光學檢查等產業領域等中使用的光或放射顯攝像裝置， 特別是涉及讀出來自對光或放射線進行檢測的檢測元件的電荷信號的技 術。
背景技術：
以往，根據已檢測出的光或放射線進行攝像的攝像裝置，具有對光或 放射線進行檢測的光或放射線檢測器。在這里，以X射線檢測器為例進
行說明。x射線檢測器具有x射線感應型的x射線變換層(x射線變換 膜)，通過x射線的入射而x射線變換層變換成載流子(電荷信號)，讀 出該已被變換的電荷信號來檢測x射線。例如，x射線檢測器具有以下
部件等，即多個X射線檢測元件，其排列成縱橫的二維矩陣狀且將入
射的X射線變換成電荷信號；電荷檢測放大電路(CSA: Charge Sensitive Amphfier)，其將由X射線變換元件變換的電荷信號變換成電壓信號；信 號放大電路，其對來自電荷檢測放大電路的電壓信號進行放大；采樣保持 電路，其對從信號放大電路輸出的電壓信號進行采樣并保持(hold)該被 采樣的電壓信號，向A/D變換器輸出。
進而，X射線檢測元件還具有以下部件等，S卩收集電極，其通過從
共用電極施加偏壓而收集由X射線變換層變換的電荷信號；電容器，其
蓄積由收集電極收集的電荷信號；作為開關元件的薄膜晶體管(TFT: Thin Film Transistor);柵線，其用在由柵極驅動器對薄膜晶體管進行控制中； 數據線，其從薄膜晶體管讀出電荷信號。
在這里，在向檢查對象M照射X射線進行X射線攝像的情況下，已 透過檢査對象M的X射線像被投影到非晶體硒膜上，在膜內產生與像的 濃淡成比例的電荷信號。隨后，在膜內生成的電荷信號由載流子收集電極
4收集，利用電容器蓄積由該收集電極收集的電荷信號。進而，由該電容器
蓄積的電荷信號通過由薄膜晶體管(TFT)進行的開關動作而被輸出給電 荷檢測放大電路。
在這樣的構成中，由X射線檢測器的電容器蓄積的電荷信號，通過 基于薄膜晶體管的開關動作而被輸出給電荷檢測放大電路，但即便該薄膜 晶體管為OFF狀態，該OFF狀態也不完全，電荷信號從電容器會有若千 漏泄(漏泄電流)。進而，如果在從薄膜晶體管讀出電荷信號的數據線上 連接有多個檢測元件，則對應于該檢測元件的數量而電荷信號的漏泄也會 增加，對畫質的影響增大。即存在如下所述的問題由于該電荷信號的漏 泄，發生假象(artifact),導致畫質劣化。為了解決該問題，首先，通過 來自柵極驅動器的控制順次使與各柵線連接的所有檢測元件的薄膜晶體 管為ON狀態，收集包括漏泄電流的來自所有檢測元件的數據(電荷信 號)。隨后，收集相當于漏泄電流的來自所有檢測元件的數據(電荷信號)， 從包括漏泄電流的來自所有檢測元件的電荷信號減去僅為漏泄電流部分 的電荷信號，由此使來自電容器的電荷信號的漏泄的影響減輕(例如，參 照專利文獻l、 2)。
專利文獻1:特開2004—23750號公報
專利文獻2:特開2003 — 319264號公報
不過，關于以往的光或放射線攝像裝置，存在如下所述的問題。艮P, 通過來自柵極驅動器的控制，順次使與各柵線連接的所有檢測元件的薄膜 晶體管為ON狀態，收集包括漏泄電流的來自所有檢測元件的數據(電荷 信號)。然后，收集相當于漏泄電流的來自所有檢測元件的數據(電荷信 號)，從包括漏泄電流的來自所有檢測元件的電荷信號減去僅為漏泄電流 部分的電荷信號。在這樣的情況下，存在格外需要用于收集相當于漏泄電 流的來自所有檢測元件的數據(電荷信號)的時間，攝像時間延長的問題。

發明內容
本發明正是鑒于上述的情況而完成的發明，其目的在于，提供一種使 由在X射線檢測器的檢測元件中蓄積的電荷信號的漏泄(漏泄電流)導 致的畫質的劣化減輕、且可以防止攝像時間延長的光或放射線攝像裝置。
5本發明為了實現這樣的目的，采用如下所示的構成。 艮P，本發明的光或放射線攝像裝置的特征在于，具有(A)多個檢 測單元，排列成矩陣狀，感應于光或放射線而輸出電荷信號；(B)多個
電荷電壓變換單元，將從所述多個檢測單元輸出的各電荷信號變換成電壓 信號；(C)A/D變換單元，輸入由所述多個電荷電壓變換單元變換后的
電壓信號，以規定的定時進行采樣后變換成數字電壓信號；(D)控制單 元，.對所述檢測單元進行使其輸出電荷信號的控制；(E)多根柵線，將 所述控制單元和排列成矩陣狀的所述多個檢測單元中在行方向上排列的 檢測單元公共連接；(F)第一運算單元，從主信號中減去第一偏置信號 來計算出第一運算值，所述主信號是所述控制單元對與所述多根柵線當中 規定的一根柵線連接的所述檢測單元剛剛結束了控制之后，由所述A/D 變換單元變換后的數字電壓信號，所述第一運算值是在即將通過該控制單 元對該檢測單元開始控制之前由所述A/D變換單元變換后的數字電壓信 號；(G)第二運算單元，計算第二偏置信號與在所述第一運算單元的運 算中使用的第一偏置信號的差分即第二運算值，所述第二偏置信號，是在 所述控制單元即將對所述多根柵線當中、位于在所述第一運算單元的運算 中使用的柵線附近的規定的一根柵線連接的所述檢測單元開始控制之前， 由所述A/D變換單元變換后的數字電壓信號；和(H)修正單元，對通過
所述第一運算單元運算的第一運算值，利用和從該第一運算單元的運算中 使用的第一偏置信號至主信號為止的期間等長的期間所對應的、通過所述 第二運算單元運算的第二運算值，進行修正。
本發明之一的作用如下所示。首先，當向排列成矩陣狀的多個檢測單 元有光或放射線入射時，這些檢測單元感應于該入射的光或放射線而輸出 電荷信號。進而，從檢測單元輸出的電荷信號被電荷電壓變換單元變換成 電壓信號。另外，A/D變換單元輸入由電荷電壓變換單元變換的電壓信號， 以規定的定時采樣，變換成數字的各電壓信號。
另外，控制單元對檢測單元進行使電荷信號輸出的控制。在這里，控 制單元和排列成矩陣狀的多個檢測單元當中的在行方向上排列的檢測單 元，被多根柵線公共連接。另外，第一運算單元，從主信號中減去第一偏 置信號來計算出第一運算值，主信號是控制單元對與多根柵線當中規定的一根柵線連接的檢測單元剛剛結束了控制之后，由A/D變換單元變換后 的數字電壓信號，第一運算值是在即將通過該控制單元對該檢測單元開始 控制之前由A/D變換單元變換后的數字電壓信號；也就是說，第一運算 值為已除去在主信號中含有的噪聲成分的信號(第一偏置信號)后得到的 值。進而，第二運算單元，計算第二偏置信號與在第一運算單元的運算中 使用的第一偏置信號的差分即第二運算值，第二偏置信號，是在控制單元 即將對多根柵線當中、位于在第一運算單元的運算中使用的柵線附近的規 定的一根柵線連接的檢測單元開始控制之前，由A/D變換單元變換后的 數字電壓信號。也就是說，第二運算值是在第二偏置信號和第一偏置信號 期間蓄積的、電荷信號的漏泄(漏泄電流)的值。進而，修正單元，對通 過第一運算單元運算的第一運算值，利用和從該第一運算單元的運算中使 用的第一偏置信號至主信號為止的期間等長的期間所對應的、通過第二運 算單元運算的第二運算值，進行修正。也就是說，第一運算值被進行的修 正是除去在從第一偏置信號至主信號為止的期間蓄積的電荷信號的漏泄 所導致的噪聲成分。
因此，可以使由檢測單元蓄積的電荷信號的漏泄(漏泄電流)導致的 畫質的劣化減輕，且可以防止攝像時間延長。
另外，本發明之二的光或放射線攝像裝置，其特征在r，在本發明之 一的光或放射線攝像裝置中，在所述電荷電壓變換單元和A/D變換單元 之間，具有限制高頻帶成分的信號通過的低通濾波器、和對己通過所述低 通濾波器的電壓信號進行采樣后在規定的時間內保持的保持單元。
根據本發明之二的光或放射線攝像裝置，低通濾波器限制由電荷電壓 變換單元變換的電壓信號中的高頻帶成分的信號(高頻噪聲)通過，用保 持單元對已通過該低通濾波器的電壓信號進行采樣并在規定的時間內保 持。進而，將來自該保持單元的穩定的模擬電壓信號變換成數字電壓信號。 也就是說，利用A/D變換單元將穩定的模擬電壓信號變換成數字電壓信 號，另外，可以減少高頻噪聲被輸入到A/D變換單元，提高S/N比，可 以得到高精度的圖像。
另外，本發明之三的光或放射線攝像裝置，其特征在于，在本發明之 一的光或放射線攝像裝置中，具有多路復用器，該多路復用器輸入由所述多個電荷電壓變換單元變換后的各電壓信號，以規定的順序從時間上切換 該被輸入的各電壓信號，作為將分別由不同的電荷電壓變換單元變換的各
電壓信號一個一個匯集后的分時信號進行輸出，所述A/D變換單元，以
規定的定時對從所述多路復用器輸出的分時信號的各電壓信號進行采樣，
并變換成數字的分時信號的各電壓信號。
根據本發明之三的光或放射線攝像裝置，多路復用器輸入由多個電荷
電壓變換單元變換的各電壓信號，以規定的順序從時間上切換該已被輸入
的各電壓信號，作為已將分別由不同的電荷電壓變換單元變換的各電壓信 號一個一個匯集后的分時信號輸出。進而，A/D變換單元，以規定的定時
對從所述多路復用器輸出的分時信號的各電壓信號采樣，并變換成數字的 分時信號的各電壓信號。因此，相對于多個電荷電壓變換單元，僅具有一 個A/D變換單元就能從模擬的電壓信號變換成數字電壓信號，可以削減 用于變換成數字電壓信號的成本。
另外，本發明之四的光或放射線攝像裝置，其特征在于，在本發明之 一的光或放射線攝像裝置中，所述A/D變換單元的數量與所述多個電荷 電壓變換單元相對應。
根據本發明之四的光或放射線攝像裝置，A/D變換單元的數量與多個 電荷電壓變換單元相對應。因此，與相對于多個電荷電壓變換單元僅具有 一個A/D變換單元的情況相比，可以縮短通過A/D變換單元的處理時間。
另外，本發明之五的光或放射線攝像裝置，其特征在于，在本發明之 一的光或放射線攝像裝置中，所述主信號、所述第一偏置信號、所述第二 偏置信號當中的至少任章一個是多次采樣并將它們平均所得到的值。
根據本發明之五的光或放射線攝像裝置，主信號、第一偏置信號、第 二偏置信號當中的至少任意一個是多次采樣并將它們平均所得到的值。因 此，可以減小主信號、第一偏置信號、和第二偏置信號當中的至少任意一 個信號各自的偏差，根據高精度的值進行修正，其結果，可以使通過修正 單元修正的值具有高精度。
另外，本發明之六的光或放射線攝像裝置，其特征在于，在本發明之 一的光或放射線攝像裝置中，對所述第一運算單元中的第一運算值、所述 第二運算單元中的第二運算值、通過所述修正單元修正后的第一運算值當
8中的至少任意一個進行濾波處理。
根據本發明之六的光或放射線攝像裝置，對所述第一運算單元中的第一運算值、所述第二運算單元中的第二運算值、通過所述修正單元修正后的第一運算值當中的至少任意一個進行濾波處理，由此可以求出最佳的第一運算值、第二運算值、和通過修正單元修正的第一運算值。
另外，本發明之七的光或放射線攝像裝置，其特征在于，在本發明之一的光或放射線攝像裝置中，對所述第二運算單元中的第二運算值，使用過去獲得的該第二運算單元中的第二運算值進行平均化處理。
根據本發明之七的光或放射線攝像裝置，對所述第二運算單元中的第二運算值，使用過去獲得的該第二運算單元中的第二運算值進行平均化處理。因此，可以求出最佳的第二運算值，可以求出以該被實施了平均化處理的第二運算值為基礎的通過最佳的修正單元修正的第一運算值。
另外，本發明之八的光或放射線攝像裝置，其特征在于，在本發明之一的光或放射線攝像裝置中，從所述第二運算單元的運算中使用的第二偏置信號至第一偏置信號為止的期間，是從第一運算單元的運算中使用的第一偏置信號至主信號為止的期間的二的乘冪倍。
根據本發明之八的光或放射線攝像裝置，從第二運算單元的運算中使用的第二偏置信號至第一偏置信號為止的期間，是從第一運算單元的運算中使用的第一偏置信號至主信號為止的期間的二的乘冪倍。因此，可以進行除法處理的簡化，可以提高處理速度。
另外，本發明之九的光或放射線攝像裝置，其特征在于，上述檢測單元具有根據上述控制單元的控制輸出電荷信號的開關元件，上述開關元件是薄膜晶體管。
根據本發明之九的光或放射線攝像裝置，開關元件是薄膜晶體管。因
此，與MOS型FET等開關元件相比，由光或放射線的照射導致的開關元件自身的劣化少。即，可以長時間使用。另外，可以具有多個檢測單元而增大檢測面積。(發明效果)
根據本發明的光或放射線攝像裝置，修正單元利用和從該第一運算單元的運算中使用的第一偏置信號至主信號為止的期間等長的期間所對應的、通過上述第二運算單元運算的第二運算值，對通過第一運算單元運算的第一運算值進行修正。也就是說，第一運算值被進行的修正是除去在從第一偏置信號至主信號為止的期間蓄積的電荷信號的漏泄所導致的噪聲成分。因此，可以使通過檢測單元蓄積的電荷信號的漏泄(漏泄電流)所導致的畫質的劣化，且可以防止攝像時間延長。


圖1是表示x射線攝像裝置的整體構成的框圖。
圖2是表示X射線檢測器的框圖。
圖3是表示X射線檢測元件的構成的剖視圖。
圖4是表示電荷檢測部的框圖。
圖5是對用A/D變換器變換成數字電壓信號的定時進行說明的圖。圖6是表示變形實施(3)中的X射線攝像裝置的整體構成的框圖。圖中4...A/D變換器(A/D變換單元)；ll...X射線檢測元件(檢
測單元)；12...X射線檢測控制部(控制單元)；21...薄膜晶體管；31...電荷檢測放大電路(電荷電壓變換單元)；33...采樣保持電路(保持單元)；34...低通濾波器；36...多路復用器；50...第一運算部(第一運算單元)；
51...第二運算部(第二運算單元)；52...修正部(修正單元)；GL1 GL5...柵線。
具體實施例方式
實現了使檢測單元蓄積的電荷信號的漏泄(漏泄電流)所導致的畫質劣化減輕、且防止攝像時間延長的目的。實施例
作為實施例的光或放射線攝像裝置的一例，使用x射線攝像裝置進行說明。以下根據附圖詳細說明該x射線攝像裝置。圖1是表示X射線
攝像裝置的整體構成的框圖。圖2是表示X射線檢測器的框圖。圖3是表示X射線檢測元件的構成的剖視圖。圖4是表示電荷檢測部的框圖。
如圖1所示，X射線攝像裝置具有向作為攝像對象的檢査對象M
照射X射線的X射線管1、載置檢查對象M的臺面2、變換成與已透過
10檢查對象M的X射線量相對應的電荷信號(將X射線作為電荷信號檢測
出)進而將該電荷信號變換成電壓信號輸出的X射線檢測器3、將從X射線檢測器3輸出的電壓信號變換成數字電壓信號的A/D變換器4、對被A/D變換器4變換的數字電壓信號進行處理而將其圖像化的圖像處理部5、進行與X射線攝影有關的各種控制的主控制部6、基于通過主控制部6的控制使其發生管電壓或管電流以對X射線管1進行控制的X射線管控制部7、可以進行與X射線攝影有關的輸入設定的輸入部8、對通過圖像處理部5處理得到的X射線圖像等進行顯示的顯示部9、和存儲通過圖像處理部5處理得到的X射線圖像等的存儲部10等。進而，對X射線攝像裝置的各部分構成進行詳細說明。其中，上述的A/D變換器4相當于本發明的A/D變換單元。
X射線管1被配置成隔著臺面2上載置的檢查對象M與X射線檢測器3對置。另外，如圖2所示，X射線檢測器3具有多個X射線檢測元件11、 X射線檢測控制部12、柵極驅動器部13、放大器陣列14、和多路復用器(multiplexer) 36。這些多個X射線檢測元件11通過柵線GL1 GL5與柵極驅動器部13連接，通過數據線DL1 DL5與放大器陣列部14連接。進而，放大器陣列部14與多路復用器36連接。另外，X射線檢測控制部12與柵極驅動器部13和放大器陣列部14連接。
X射線檢測元件11是感應于已入射的X射線而輸出電荷信號的元件，構成為在入射X射線的X射線檢測面S排列成縱橫二維矩陣狀(行列狀)。例如，使用X射線檢測元件11在實際的X射線檢測面S上排列成行(橫向)4096x列(縱向)4096左右的二維矩陣狀的元件。其中，在圖中，圖示的是X射線檢測元件11排列成行5x列5的二維矩陣狀的元件的一個例子，多根柵線GL1 GL5以共用的方式連接柵極驅動器部13 (X射線檢測控制部12)和排列成矩陣狀的多個X射線檢測元件11當中在行方向上排列的X射線檢測元件11。另外，如圖3所示，X射線檢測元件11具有:用于施加高電壓的偏壓的共用電極15、將已入射的X射線變換成電荷信號的X射線變換層16、和對由X射線變換層16變換的電荷信號進行收集、蓄積、讀出(輸出)的有源矩陣基板17。
X射線變換層16由X射線感應型半導體構成，例如非晶體硒(a—Se)在該X射線變換層16的表面層疊形成為面狀。另外，其構成為當X射線入射到X射線變換層16時，直接生成與該X射線的能量成比例的規定個數的載流子(電荷信號)(直接變換型)。
如圖3所示，有源矩陣基板17設置有玻璃基板18，進而在該玻璃基板18上還設置有根據從共用電極15施加偏壓來收集由X射線變換層16變換的電荷信號的收集電極19、蓄積由收集電極19收集的電荷信號的電容器20、作為開關元件的薄膜晶體管(TFT: Thin Film Transistor) 21、在由柵極驅動器部13對薄膜晶體管21進行控制中使用的柵線GL1 GL5、和從薄膜晶體管21讀出電荷信號的數據線DL1 DL5。其中，上述的X射線檢測元件11相當于本發明的檢測單元。
接著，X射線檢測控制部12受主控制部6 (參照圖l)控制，如圖2所示，對柵極驅動器部13、放大器陣列部14、多路復用器36和A/D變換器4進行統括控制，依次選擇性地從放大器陣列部14取出由所有X射線檢測元件ll檢測出的電荷信號，進而，進行使其依次從多路復用器36輸出的控制。具體而言，X射線檢測控制部12構成為輸出使柵極驅動器部13的動作開始的柵極動作信號、使放大器陣列部14的動作開始的放大器動作信號、對多路復用器36的動作進行控制的多路復用器控制信號、和對A/D變換器4的動作進行控制的A/D變換控制信號。其中，上述的X射線檢測控制部12相當于使本發明的柵極驅動器部13的動作開始、對X射線檢測元件11進行使其輸出電荷信號的控制的控制單元。
接著，柵極驅動器部13為了依次選擇性地取出由所有X射線檢測元件11檢測出的電荷信號，使各X射線檢測元件11的薄膜晶體管21動作。詳細地說，柵極驅動器部13構成為根據來自X射線檢測控制部12的柵極動作信號，依次選擇性地使柵線GL1 GL5動作，與該進行動作的柵線連接的X射線檢測元件11的薄膜晶體管21同時成為導通狀態，在電容器20內蓄積的電荷信號通過數據線DL1 DL5向放大器陣列部14輸出。其中，上述的電荷檢測放大電路31相當于本發明的電荷電壓變換單元。
接著，如圖2所示，放大器陣列部14具有數量與數據線DL1 DL5相對應(在圖2中為5個)的電荷檢測部30。進而，如圖4所示，各電
12荷檢測部30具有電荷檢測放大電路(CSA: Charge Sensitive Amplifier)31，該電荷檢測放大電路31輸入從各X射線檢測元件11輸出的電荷信號并變換成電壓信號。
另外，如圖2所示的放大器陣列部14內的電荷檢測部30構成為根據來自X射線檢測控制部12的放大器動作信號進行動作。具體而言，根據來自X射線檢測控制部12的放大器動作信號，圖4所示的電荷檢測部30的電荷檢測放大電路31將電荷信號變換成電壓信號，向多路復用器36輸出。
進而，關于電荷檢測部30的電氣構成，使用圖4詳細說明。如圖4所示，電荷檢測部30的電荷檢測放大電路31是放大元件，具有反相輸入端子與數據線DL1 DL5連接的運算放大器A1、設置在該運算放大器Al的反相輸入端子以及輸出端子之間的反饋電容器Cf卜和與該反饋電容器Cf,并聯設置的開關SWl。另外，向運算放大器A1的非反相輸入端子施加基準電壓Vref。其中，基準電壓Vref為接地電平(O[V])。
另外，開關SW1根據來自X射線檢測控制部12的控制變換成接通狀態以及斷開狀態。具體而言，開關SW1根據來自X射線檢測控制部12的放大器動作信號，在規定的時間內成為導通狀態。在這里，在開關SW1是導通狀態的情況下，在反饋電容器C&中蓄積的電荷(電荷信號)被放電，成為反饋電容器C&被復位(reset)的狀態，成為電荷檢測放大電路31被初始化的狀態。進而，在經過了規定時間之后，在開關SW1處于斷開狀態、也就是說初始化狀態被解除的時刻以后，從數據線DL1 DL5輸入的電荷信號被蓄積。因此，電荷檢測放大電路31構成為輸出與在初始化狀態被解除的時刻以后輸入的電荷信號相對應的電壓。
接著，如圖2所示，多路復用器36設置有數量與電荷檢測部30的數量相對應的開關S1 S5 (在圖2中為5個)。另外，構成為根據來自X射線檢測控制部12的多路復用器控制信號，依次將開關S1 S5的任意一個切換成接通(ON)狀態，作為將從電荷檢測部30 (在這里為5個)輸出的各電壓信號(CH1 CH5)—個一個匯集的分時信號，向圖4所示的A/D變換器4輸出。
接著，A/D變換器4根據來自X射線檢測控制部12的A/D變換控制信號，以規定的定時對來自多路復用器36的分時信號的各電壓信號進行
采樣，變換成數字的分時信號的各電壓信號，向圖像處理部5輸出。
圖像處理部5如圖1所示，具有第一運算部50、第二運算部51和修正部52。第一運算部50從X射線檢測控制部12對與多根柵線當中規定的一根柵線連接的X射線檢測元件11剛剛結束控制之后由A/D變換器4變換后的數字電壓信號即主信號中，減去在通過該X射線檢測控制部12即將對該X射線檢測元件11開始控制之前由A/D變換器4變換后的數字電壓信號即第一偏置信號，計算出第一運算值。
第二運算部51，在X射線檢測控制部12即將對與多根柵線當中位于第一運算部50的運算中所使用的柵線附近的規定的一根柵線連接的X射線檢測元件11開始控制之前，計算由A/D變換器4變換后的數字電壓信號即第二偏置信號和用于第一運算部50的運算的第一偏置信號的差分即第二運算值。
修正部52利用和從該第一運算部50的運算中使用的第一偏置信號至主信號為止的期間等長的期間所對應的、通過第二運算部51運算的第二運算值，對通過第一運算部50運算的第一運算值進行修正。另外，修正部52具有期間比存儲部53，該期間比存儲部53存儲從第二運算部51的運算中使用的第二偏置信號至第一偏置信號為止的期間相對于從第一運算部50的運算中使用的第一偏置信號至主信號為主的期間之比。其中，上述的第一運算部50相當于本發明的第一運算單元，上述的第二運算部51相當于本發明的第二運算單元，上述的修正部52相當于本發明的修正單元。
接著，使用圖1 5，說明該X射線攝像裝置中用于使由在電容器20中蓄積的電荷信號的漏泄(漏泄電流)導致的畫質劣化減輕的動作。圖5是說明由A/D變換器變換成數字電壓信號的定時的圖。首先，如圖1 3所示，當通過輸入部8進行X射線攝像開始的指示時，主控制部6對X射線管控制部7和X射線檢測器3的X射線檢測控制部12進行控制。X射線管控制部7根據來自主控制部6的控制使其產生管電壓或管電流，控制X射線管1，從X射線管1向檢査對象M照射X射線。進而，已透過檢查對象M的X射線，通過X射線檢測器3的X射線檢測元件11被變換成與已透過檢查對象M的X射線量相對應的電荷信號，并由電容器20蓄積。
這里，對于在電容器20中蓄積的電荷信號而言，基于來自X射線檢 測器3的柵極驅動器部13的柵極動作信號而作為開關元件的薄膜晶體管 21成為接通狀態，從而該電荷信號通過數據線DL1 DL5向放大器陣列 部14輸出。另外，在來自X射線檢測器3的柵極驅動器部13的柵極動 作信號未被輸出的情況下，薄膜晶體管21為關斷狀態，但該關斷狀態并 不完全，在與數據線連接的多個X射線檢測元件11的電容器20的每個 中蓄積的電荷信號的一部分發生漏泄，到達放大器陣列部14。另外，如 上所述，在圖2中，以X射線檢測元件11排列成行5x列5的二維矩陣狀 的檢測器為一個例子，但在排列成的行4096x列4096左右的二維矩陣狀 的檢測器中，與一根數據線連接的X射線檢測元件11的數量為4096個， 從電容器20漏泄的電荷信號也增強。另外，即便在入射到X射線檢測元 件11的X射線強度較大的情況下，在電容器20中蓄積的電荷信號也增 強，從電容器20漏泄的電荷信號也增強。
接著，X射線檢測器3的X射線檢測控制部12根據來自主控制部6 (參照圖l)的控制，首先，對放大器陣列部14的電荷檢測放大電路31 進行使其輸出如圖5所示的放大器動作信號的控制，進而，隨后X射線 檢測控制部12對柵極驅動器部13進行使其輸出如圖5所示的柵極動作信 號的控制。在這里，對圖5進行說明。在圖5中，放大器動作信號、柵極 動作信號、A/D變換器的每個處于H電平的狀態，為正在動作的狀態。 另外，在圖5的左側部分示出了與第(i一l)行的數據線(例如圖2所示 的DL1)連接的X射線檢測元件ll中的定時；在圖5的右側部分示出了 與第i行的數據線(例如圖2所示的DL2)連接的X射線檢測元件ll中 的定時。
另外，X (i)是在即將通過X射線檢測控制部12對與第i行的數據 線(DL2)連接的X射線檢測元件11輸出柵極動作信號之前，由A/D變 換器4變換后的數字電壓信號即偏置信號(第一偏置信號)。Y (i)是與 多根柵線當中規定的一根柵線(第i行的數據線)連接的X射線檢測元件 11中，X射線檢測控制部12對該X射線檢測元件11輸出柵極動作信號而剛剛結束了柵極動作之后由A/D變換器4變換得到的數字電壓信號即
主信號。另外，X (i—1)是與第(i一l)行的數據線(DL1)連接的X
射線檢測元件11中，在自放大器動作信號被輸出之后且即將開始柵極動
作信號的輸出之前，由A/D變換器4變換得到的數字電壓信號即偏置信 號(第二偏置信號)，所述的第(i一l)行的數據線(DL1)是多根柵線 當中位于在該第一運算部50的運算中使用的柵線(DL2)附近的、規定 的一根柵線。Y (i—l)是與第(i一l)行的數據線連接的X射線檢測元 件11中，X射線檢測控制部12對該X射線檢測元件11輸出柵極動作信 號而剛剛結束了柵極動作之后由A/D變換器4變換得到的數字電壓信號 即主信號。
另外，將處理由和一根數據線連接的X射線檢測元件11檢測出的電 荷信號的時間即放大器動作信號的周期的時間設為另外，將作為柵 極動作信號前后的偏置信號和主信號之間的期間的、例如自X (i)至Y (i)的期間以及自X (i—1)至Y (i—1)的期間設為Tlk。此外，Tlk 為10las 10(His左右的期間。
在這里，對如圖2所示的例如用于使由漏泄自與第i行的數據線(DL2) 連接的X射線檢測元件11的電容器20的電荷信號所導致的畫質的劣化 減輕的動作進行說明。首先，柵極驅動器部13從各柵線GL1 GL5按順 序輸出柵極動作信號。在這里，在借助柵線GL1輸出柵極動作信號的前 后，利用A/D變換器4得到如圖5所示的X (i—l) 、 Y (i—l)的數字 電壓信號。進而，在借助柵線GL2輸出柵極動作信號的前后，利用A/D 變換器4得到如圖5所示的X (i) 、 Y (i)的數字電壓信號。
接著，利用第一運算部50，進行從主信號Y (i〉中減去第一偏置信 號X (0的運算，求出除去了主信號Y (i)所含有的作為噪聲成分的第 一偏置信號X (i)后的值，將該值作為第一運算值Z (i)。進而，第一 運算部50向修正部52輸出表示第一運算值Z (i)的信號。
接著，利用第二運算部51，進行作為第二偏置信號和第一偏置信號 的差分的從第一偏置信號X (i)中減去第二偏置信號X (i—l)的運算， 由此能夠求出在自第二偏置信號X (i-l)至第一偏置信號X (i)為止的 期間，從與數據線DL1連接的X射線檢測元件11的電容器20漏泄的電荷信號的大小。將該值作為第二運算值L (i)。進而，第二運算部51向
修正部52輸出表示第二運算值L1 (i)的信號。
接著，利用修正部52，首先，求出與自第一運算部50的運算中使用 的第一偏置信號至主信號為止的期間等長的期間所對應的第二運算值L2 (i)。例如，如圖5所示，在自第二運算部51的運算中使用的第二偏置 信號至第一偏置信號為止的期間(Tl)與自第一運算部50的運算中使用 的第一偏置信號至主信號為止的期間(Tlk)之比即tvtlk為2的情況下， 在修正部52的期間比存儲部53中預先存儲有TVTuc二2，修正部52讀出 該值，按照第二運算值Ll (i) / (TL/TLK)計算出第二運算值L2 (i)。 因此，能夠求出在自第一偏置信號X (i)至主信號Y (i)為止的期間從 與數據線DL1連接的X射線檢測元件11的電容器20漏泄的電荷信號。
進而，修正部52通過從由第一預算部50運算的第一運算值Z (i)中 減去第二運算值L2 (i)，'能夠除去在自第一偏置信號X (i)至主信號Y (i)為止的期間從與數據線DL1連接的X射線檢測元件ll的電容器20 漏泄的電荷信號部分。
如上所述，根據X射線攝像裝置，修正部52對由第一運算部50運 算的第一運算值，利用與從在該第一運算部50的運算中使用的第一偏置 信號至主信號為止的期間等長的期間所對應的、由第二運算部51運算的 第二運算值進行修正。也就是說，第一運算值被進行的修正，是除去由在 自第一偏置信號至主信號為止的期間蓄積的電荷信號的漏泄導致的噪聲 成分。因此，可以使由在X射線檢測元件11中蓄積的電荷信號的漏泄(漏 泄電流)導致的畫質劣化減輕，而且可以防止攝像時間延長。
另外，多路復用器36輸入由多個電荷檢測放大電路31變換后的各電 壓信號，按照規定的順序對該已被輸入的各電壓信號從時間上進行切換， 作為將分別由不同的電荷檢測放大電路31變換的各電壓信號一個一個匯 集的分時信號進行輸出。進而，A/D變換器4以規定的定時對從多路復用 器36輸出的分時信號的各電壓信號進行采樣，將其變換成數字的分時信 號的各電壓信號。因此，對于多個電荷檢測放大電路31，僅具有一個A/D 變換器4，就能從模擬的電壓信號變換成數字電壓信號，可以削減用于變 換成數字電壓信號的成本。
17另外，X射線檢測元件11的開關元件是薄膜晶體管21。因此，與
MOS型FET等開關元件相比，由光或放射線的照射導致的開關元件自身
的劣化較少。也就是說，可以長時間使用。另外，具備多個檢測單元，能 夠增大檢測面積。
本發明并不限于這些上述實施方式，還可以如下所示變形實施。
(1 )作為在上述實施例的第二運算部51中為了求出第二偏置信號而 使用的、位于在第一運算部50的運算中用到的第(0行的數據線(DL2) 附近的規定的一根柵線，以第(i一l)行的數據線(DL1)進行了說明， 但可以是第(i一l)行的數據線(DL1)以外的附近的數據線，例如第(i + 1)行的數據線(DL3)。
(2) 在上述的實施例中，修正部52具有期間比存儲部53，該期間 比存儲部53預先存儲自在第二運算部51的運算中使用的第二偏置信號至 第一偏置信號為止的期間與自第一運算部50的運算中使用的第一偏置信 號至主信號為止的期間之比，但還可以是第二運算部51具有期間比存儲 部53，當在期間比存儲部53中存儲有Tl/Tlk二2吋，對通過第二運算部 51運算的第二運算值L1 (i)利用第二運算部51按照第二運算值L1 (i) /2進行運算，將該值作為第二運算值L2 (i)，向修正部52輸出。
(3) 在上述的實施例中，電荷檢測部30僅具有電荷檢測電路30， 但如圖6所示，還可以具有輸入從各X射線檢測元件11輸出的電荷信 號并變換成電壓信號的電荷檢測放大電路31、對由該電荷檢測放大電路 31變換的電壓信號當中的高頻帶成分的信號的通過進行限制的低通濾波 器34、和對已通過低通濾波器34的各電壓信號進行采樣且在規定的時間 內保持并輸出的采樣保持電路33。因此，低通濾波器34限制由電荷檢測 放大電路31變換的電壓信號當中的高頻帶成分的信號(高頻噪聲)的通 過，通過采樣保持電路33對己通過該低通濾波器34的電壓信號進行采樣， 在規定的時間內保持。進而，將來自該采樣保持電路33的穩定的模擬電 壓信號變換成數字電壓信號。也就是說，利用A/D變換器4將穩定的模 擬電壓信號變換成數字電壓信號，另外，可以減少高頻噪聲被輸入到A/D 變換器4，提高S/N比，可以得到高精度的圖像。其中，上述的采樣保持 電路33相當于本發明的保持單元。
18(4) 在上述的實施例中，具有多個電荷檢測部30 (電荷檢測放大電
路31)、多路復用器36、和一個A/D變換器4，但也可以不具有多路復 用器36， A/D變換器4的數量可與多個電荷檢測放大電路31相對應。因 此，與相對于多個電荷檢測放大電路31僅具有一個A/D變換器4的情況 相比，可以縮短利用A/D變換器4的處理時間。
(5) 在上述的實施例中，可以對主信號、第一偏置信號、和第二偏 置信號當中的至少任意一個進行多次采樣，取它們的平均值。因此，可以 減小主信號、第一偏置信號、和第二偏置信號當中的至少任意一個信號各 自的偏差，根據高精度的值進行修正，其結果，可以使利用修正部52修 正的值具有高精度。
(6) 在上述的實施例中，可以對第一運算部50中的第一運算值、第 二運算部51中的第二運算值、通過修正部52修正的第一運算值當中的至 少任意一個進行濾波處理。也就是說，可以進行加權求出最佳的由修正部 52修正的第一運算值。
(7) 在上述的實施例中，第二運算部51中的第二運算值可以使用過 去獲得的該第二運算部51中的第二運算值進行平均化處理。例如，可以 利用下式求出己被平均化處理的第二運算值L1， (i)。
第二運算值L1， (i) = ( (n—1) /n)七i (i一1) + (1/n) Ll (i) 其中，n為常數。因此，可以求出最佳的第二運算值。進而，修正部
52可以使用該已被平均化處理的第二運算值Ll， (i)，利用第一運算值Z' (i) =Z (i) —L1， (i)這一式子求出最佳的由該修正部52修正后的第
一運算值Z， (i)。
(8) 在上述的實施例中，自第二運算部51的運算中使用的第二偏置 信號至第一偏置信號為止的期間(Tl)，可以是自第一運算部50的運算 中使用的第一偏置信號至主信號為止的期間(Tlk)的二的乘冪倍。也就 是說，在期間比存儲部53中存儲有TL / T^為2的乘冪的值，可以進行 用于求出第二運算值L2 (i)的、第二運算值L1 (i) / (TL/TLK)的除法 處理的簡化，可以提高處理速度。
(9) 在上述的實施例中，對醫療用的裝置進行了說明，但也可以在 醫療用以外的非破壞檢查、RI (Radioisotope)檢査、以及光學檢査等產
19業領域等中使用。
(10) 在上述的實施例中，作為光或放射線攝像裝置的一例，使用X 射線攝像裝置進行了說明，但并不限于X射線，還可以用于使用可見光、
放射線(中子射線、Y射線、/5射線等)的裝置。
(11) 在上述的實施例中，說明了X射線檢測器3的X射線檢測元 件11在X射線檢測面S上排列成縱橫的二維矩陣狀的構成，但X射線檢 測元件11還可以將多個X射線檢測元件11形成一維排列的線型傳感器
(在數據線上連接有多個X射線檢測元件ll)。
(12) 在上述的實施例中，說明了X射線檢測器3的X射線檢測元 件11直接將X射線變換成電荷信號的直接變換型元件，但還可以是暫時 將X射線變換成光然后將光變換成電荷信號的間接變換型。
(13) 在上述的實施例中，在放大器陣列部14的電荷檢測放大電路 31，輸入從X射線檢測元件11輸出的電荷信號，并變換成電壓信號，但 也可以是X射線檢測元件11中具有電荷檢測放大電路31，在X射線檢 測元件11內將電荷信號變換成電壓信號。
權利要求
1、一種光或放射線攝像裝置，其特征在于，具有(A)多個檢測單元，排列成矩陣狀，感應于光或放射線而輸出電荷信號；(B)多個電荷電壓變換單元，將從所述多個檢測單元輸出的各電荷信號變換成電壓信號；(C)A/D變換單元，輸入由所述多個電荷電壓變換單元變換后的電壓信號，以規定的定時進行采樣后變換成數字電壓信號；(D)控制單元，對所述檢測單元進行使其輸出電荷信號的控制；(E)多根柵線，將所述控制單元和排列成矩陣狀的所述多個檢測單元中在行方向上排列的檢測單元公共連接；(F)第一運算單元，從主信號中減去第一偏置信號來計算出第一運算值，所述主信號是所述控制單元對與所述多根柵線當中規定的一根柵線連接的所述檢測單元剛剛結束了控制之后，由所述A/D變換單元變換后的數字電壓信號，所述第一運算值是在即將通過該控制單元對該檢測單元開始控制之前由所述A/D變換單元變換后的數字電壓信號；(G)第二運算單元，計算第二偏置信號與在所述第一運算單元的運算中使用的第一偏置信號的差分即第二運算值，所述第二偏置信號，是在所述控制單元即將對所述多根柵線當中、位于在所述第一運算單元的運算中使用的柵線附近的規定的一根柵線連接的所述檢測單元開始控制之前，由所述A/D變換單元變換后的數字電壓信號；和(H)修正單元，對通過所述第一運算單元運算的第一運算值，利用和從該第一運算單元的運算中使用的第一偏置信號至主信號為止的期間等長的期間所對應的、通過所述第二運算單元運算的第二運算值，進行修正。
2、 根據權利要求1所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 在所述電荷電壓變換單元和A/D變換單元之間，具有限制高頻帶成分的信號通過的低通濾波器、和對已通過所述低通濾波器的電壓信號進行 采樣后在規定的時間內保持的保持單元。
3、 根據權利要求1所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 具有多路復用器，該多路復用器輸入由所述多個電荷電壓變換單元變換后的各電壓信號，以規定的順序從時間上切換該被輸入的各電壓信號，作為將分別由不同的電荷電壓變換單元變換的各電壓信號一個一個匯集后的分時信號進行輸出，所述A/D變換單元，以規定的定時對從所述多路復用器輸出的分時 信號的各電壓信號進行采樣，并變換成數字的分時信號的各電壓信號。
4、 根據權利要求1所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 所述A/D變換單元的數量與所述多個電荷電壓變換單元相對應。
5、 根據權利要求1所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 所述主信號、所述第一偏置信號、所述第二偏置信號當中的至少任意一個是多次采樣并將它們平均所得到的值。
6、 根據權利要求1所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 對所述第一運算單元中的第一運算值、所述第二運算單元中的第二運算值、通過所述修正單元修正后的第一運算值當中的至少任意一個進行濾 波處理。
7、 根據權利要求1所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 對所述第二運算單元中的第二運算值，使用過去獲得的該第二運算單元中的第二運算值進行平均化處理。
8、 根據權利要求l所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 從所述第二運算單元的運算中使用的第二偏置信號至第一偏置信號為止的期間，是從第一運算單元的運算中使用的第一偏置信號至主信號為 止的期間的二的乘冪倍。
9、 根據權利要求1所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 所述檢測單元具有根據所述控制單元的控制輸出電荷信號的開關元所述開關元件是薄膜晶體管。
全文摘要
本發明提供一種光或放射線攝像裝置，其具有從主信號減去第一偏置信號來計算第一運算值的第一運算部(50)、計算第二偏置信號和第一偏置信號的差分即第二運算值的第二運算部(51)、和修正部(52)，所述修正部(52)使用和從該第一運算部(50)的運算中使用的第一偏置信號至主信號為止的期間等長的期間所對應的、通過第二運算部(51)運算的第二運算值，對通過第一運算部(50)運算的第一運算值進行修正。因此，第一運算值被進行的修正是除去由在自第一偏置信號至主信號為止的期間蓄積的電荷信號的漏泄導致的噪聲成分。因此，可以使由X射線檢測元件(11)蓄積的電荷信號的漏泄(漏泄電流)導致的畫質劣化減輕，且可以防止攝像時間延長。
文檔編號H04N5/217GK101480043SQ20068005520
公開日2009年7月8日 申請日期2006年7月27日 優先權日2006年7月27日
發明者足立晉 申請人:株式會社島津制作所