CN101480043A - 光或放射线摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光或放射线摄像装置，其具有：从主信号减去第一偏置信号来计算第一运算值的第一运算部(50)、计算第二偏置信号和第一偏置信号的差分即第二运算值的第二运算部(51)、和修正部(52)，所述修正部(52)使用和从该第一运算部(50)的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间等长的期间所对应的、通过第二运算部(51)运算的第二运算值，对通过第一运算部(50)运算的第一运算值进行修正。因此，第一运算值被进行的修正是除去由在自第一偏置信号至主信号为止的期间蓄积的电荷信号的漏泄导致的噪声成分。因此，可以使由X射线检测元件(11)蓄积的电荷信号的漏泄(漏泄电流)导致的画质劣化减轻，且可以防止摄像时间延长。

Description

光或放射线摄像装置
技术领域
本发明涉及在医疗领域或非损坏检查、RI(放射性同位素：RadioIsotope)检查、以及光学检查等产业领域等中使用的光或放射显摄像装置，特别是涉及读出来自对光或放射线进行检测的检测元件的电荷信号的技术。
背景技术
以往，根据已检测出的光或放射线进行摄像的摄像装置，具有对光或放射线进行检测的光或放射线检测器。在这里，以X射线检测器为例进行说明。X射线检测器具有X射线感应型的X射线变换层(X射线变换膜)，通过X射线的入射而X射线变换层变换成载流子(电荷信号)，读出该已被变换的电荷信号来检测X射线。例如，X射线检测器具有以下部件等，即：多个X射线检测元件，其排列成纵横的二维矩阵状且将入射的X射线变换成电荷信号；电荷检测放大电路(CSA：Charge SensitiveAmplifier)，其将由X射线变换元件变换的电荷信号变换成电压信号；信号放大电路，其对来自电荷检测放大电路的电压信号进行放大；采样保持电路，其对从信号放大电路输出的电压信号进行采样并保持(hold)该被采样的电压信号，向A/D变换器输出。
进而，X射线检测元件还具有以下部件等，即：收集电极，其通过从共用电极施加偏压而收集由X射线变换层变换的电荷信号；电容器，其蓄积由收集电极收集的电荷信号；作为开关元件的薄膜晶体管(TFT：ThinFilm Transistor)；栅线，其用在由栅极驱动器对薄膜晶体管进行控制中；数据线，其从薄膜晶体管读出电荷信号。
在这里，在向检查对象M照射X射线进行X射线摄像的情况下，已透过检查对象M的X射线像被投影到非晶体硒膜上，在膜内产生与像的浓淡成比例的电荷信号。随后，在膜内生成的电荷信号由载流子收集电极收集，利用电容器蓄积由该收集电极收集的电荷信号。进而，由该电容器蓄积的电荷信号通过由薄膜晶体管(TFT)进行的开关动作而被输出给电荷检测放大电路。
在这样的构成中，由X射线检测器的电容器蓄积的电荷信号，通过基于薄膜晶体管的开关动作而被输出给电荷检测放大电路，但即便该薄膜晶体管为OFF状态，该OFF状态也不完全，电荷信号从电容器会有若干漏泄(漏泄电流)。进而，如果在从薄膜晶体管读出电荷信号的数据线上连接有多个检测元件，则对应于该检测元件的数量而电荷信号的漏泄也会增加，对画质的影响增大。即存在如下所述的问题：由于该电荷信号的漏泄，发生假象(artifact)，导致画质劣化。为了解决该问题，首先，通过来自栅极驱动器的控制顺次使与各栅线连接的所有检测元件的薄膜晶体管为ON状态，收集包括漏泄电流的来自所有检测元件的数据(电荷信号)。随后，收集相当于漏泄电流的来自所有检测元件的数据(电荷信号)，从包括漏泄电流的来自所有检测元件的电荷信号减去仅为漏泄电流部分的电荷信号，由此使来自电容器的电荷信号的漏泄的影响减轻(例如，参照专利文献1、2)。
专利文献1：特开2004—23750号公报
专利文献2：特开2003—319264号公报
不过，关于以往的光或放射线摄像装置，存在如下所述的问题。即，通过来自栅极驱动器的控制，顺次使与各栅线连接的所有检测元件的薄膜晶体管为ON状态，收集包括漏泄电流的来自所有检测元件的数据(电荷信号)。然后，收集相当于漏泄电流的来自所有检测元件的数据(电荷信号)，从包括漏泄电流的来自所有检测元件的电荷信号减去仅为漏泄电流部分的电荷信号。在这样的情况下，存在格外需要用于收集相当于漏泄电流的来自所有检测元件的数据(电荷信号)的时间，摄像时间延长的问题。
发明内容
本发明正是鉴于上述的情况而完成的发明，其目的在于，提供一种使由在X射线检测器的检测元件中蓄积的电荷信号的漏泄(漏泄电流)导致的画质的劣化减轻、且可以防止摄像时间延长的光或放射线摄像装置。
本发明为了实现这样的目的，采用如下所示的构成。
即，本发明的光或放射线摄像装置的特征在于，具有：(A)多个检测单元，排列成矩阵状，感应于光或放射线而输出电荷信号；(B)多个电荷电压变换单元，将从所述多个检测单元输出的各电荷信号变换成电压信号；(C)A/D变换单元，输入由所述多个电荷电压变换单元变换后的电压信号，以规定的定时进行采样后变换成数字电压信号；(D)控制单元，对所述检测单元进行使其输出电荷信号的控制；(E)多根栅线，将所述控制单元和排列成矩阵状的所述多个检测单元中在行方向上排列的检测单元公共连接；(F)第一运算单元，从主信号中减去第一偏置信号来计算出第一运算值，所述主信号是所述控制单元对与所述多根栅线当中规定的一根栅线连接的所述检测单元刚刚结束了控制之后，由所述A/D变换单元变换后的数字电压信号，所述第一运算值是在即将通过该控制单元对该检测单元开始控制之前由所述A/D变换单元变换后的数字电压信号；(G)第二运算单元，计算第二偏置信号与在所述第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号的差分即第二运算值，所述第二偏置信号，是在所述控制单元即将对所述多根栅线当中、位于在所述第一运算单元的运算中使用的栅线附近的规定的一根栅线连接的所述检测单元开始控制之前，由所述A/D变换单元变换后的数字电压信号；和(H)修正单元，对通过所述第一运算单元运算的第一运算值，利用和从该第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间等长的期间所对应的、通过所述第二运算单元运算的第二运算值，进行修正。
本发明之一的作用如下所示。首先，当向排列成矩阵状的多个检测单元有光或放射线入射时，这些检测单元感应于该入射的光或放射线而输出电荷信号。进而，从检测单元输出的电荷信号被电荷电压变换单元变换成电压信号。另外，A/D变换单元输入由电荷电压变换单元变换的电压信号，以规定的定时采样，变换成数字的各电压信号。
另外，控制单元对检测单元进行使电荷信号输出的控制。在这里，控制单元和排列成矩阵状的多个检测单元当中的在行方向上排列的检测单元，被多根栅线公共连接。另外，第一运算单元，从主信号中减去第一偏置信号来计算出第一运算值，主信号是控制单元对与多根栅线当中规定的一根栅线连接的检测单元刚刚结束了控制之后，由A/D变换单元变换后的数字电压信号，第一运算值是在即将通过该控制单元对该检测单元开始控制之前由A/D变换单元变换后的数字电压信号；也就是说，第一运算值为已除去在主信号中含有的噪声成分的信号(第一偏置信号)后得到的值。进而，第二运算单元，计算第二偏置信号与在第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号的差分即第二运算值，第二偏置信号，是在控制单元即将对多根栅线当中、位于在第一运算单元的运算中使用的栅线附近的规定的一根栅线连接的检测单元开始控制之前，由A/D变换单元变换后的数字电压信号。也就是说，第二运算值是在第二偏置信号和第一偏置信号期间蓄积的、电荷信号的漏泄(漏泄电流)的值。进而，修正单元，对通过第一运算单元运算的第一运算值，利用和从该第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间等长的期间所对应的、通过第二运算单元运算的第二运算值，进行修正。也就是说，第一运算值被进行的修正是除去在从第一偏置信号至主信号为止的期间蓄积的电荷信号的漏泄所导致的噪声成分。
因此，可以使由检测单元蓄积的电荷信号的漏泄(漏泄电流)导致的画质的劣化减轻，且可以防止摄像时间延长。
另外，本发明之二的光或放射线摄像装置，其特征在于，在本发明之一的光或放射线摄像装置中，在所述电荷电压变换单元和A/D变换单元之间，具有限制高频带成分的信号通过的低通滤波器、和对已通过所述低通滤波器的电压信号进行采样后在规定的时间内保持的保持单元。
根据本发明之二的光或放射线摄像装置，低通滤波器限制由电荷电压变换单元变换的电压信号中的高频带成分的信号(高频噪声)通过，用保持单元对已通过该低通滤波器的电压信号进行采样并在规定的时间内保持。进而，将来自该保持单元的稳定的模拟电压信号变换成数字电压信号。也就是说，利用A/D变换单元将稳定的模拟电压信号变换成数字电压信号，另外，可以减少高频噪声被输入到A/D变换单元，提高S/N比，可以得到高精度的图像。
另外，本发明之三的光或放射线摄像装置，其特征在于，在本发明之一的光或放射线摄像装置中，具有多路复用器，该多路复用器输入由所述多个电荷电压变换单元变换后的各电压信号，以规定的顺序从时间上切换该被输入的各电压信号，作为将分别由不同的电荷电压变换单元变换的各电压信号一个一个汇集后的分时信号进行输出，所述A/D变换单元，以规定的定时对从所述多路复用器输出的分时信号的各电压信号进行采样，并变换成数字的分时信号的各电压信号。
根据本发明之三的光或放射线摄像装置，多路复用器输入由多个电荷电压变换单元变换的各电压信号，以规定的顺序从时间上切换该已被输入的各电压信号，作为已将分别由不同的电荷电压变换单元变换的各电压信号一个一个汇集后的分时信号输出。进而，A/D变换单元，以规定的定时对从所述多路复用器输出的分时信号的各电压信号采样，并变换成数字的分时信号的各电压信号。因此，相对于多个电荷电压变换单元，仅具有一个A/D变换单元就能从模拟的电压信号变换成数字电压信号，可以削减用于变换成数字电压信号的成本。
另外，本发明之四的光或放射线摄像装置，其特征在于，在本发明之一的光或放射线摄像装置中，所述A/D变换单元的数量与所述多个电荷电压变换单元相对应。
根据本发明之四的光或放射线摄像装置，A/D变换单元的数量与多个电荷电压变换单元相对应。因此，与相对于多个电荷电压变换单元仅具有一个A/D变换单元的情况相比，可以缩短通过A/D变换单元的处理时间。
另外，本发明之五的光或放射线摄像装置，其特征在于，在本发明之一的光或放射线摄像装置中，所述主信号、所述第一偏置信号、所述第二偏置信号当中的至少任意一个是多次采样并将它们平均所得到的值。
根据本发明之五的光或放射线摄像装置，主信号、第一偏置信号、第二偏置信号当中的至少任意一个是多次采样并将它们平均所得到的值。因此，可以减小主信号、第一偏置信号、和第二偏置信号当中的至少任意一个信号各自的偏差，根据高精度的值进行修正，其结果，可以使通过修正单元修正的值具有高精度。
另外，本发明之六的光或放射线摄像装置，其特征在于，在本发明之一的光或放射线摄像装置中，对所述第一运算单元中的第一运算值、所述第二运算单元中的第二运算值、通过所述修正单元修正后的第一运算值当中的至少任意一个进行滤波处理。
根据本发明之六的光或放射线摄像装置，对所述第一运算单元中的第一运算值、所述第二运算单元中的第二运算值、通过所述修正单元修正后的第一运算值当中的至少任意一个进行滤波处理，由此可以求出最佳的第一运算值、第二运算值、和通过修正单元修正的第一运算值。
另外，本发明之七的光或放射线摄像装置，其特征在于，在本发明之一的光或放射线摄像装置中，对所述第二运算单元中的第二运算值，使用过去获得的该第二运算单元中的第二运算值进行平均化处理。
根据本发明之七的光或放射线摄像装置，对所述第二运算单元中的第二运算值，使用过去获得的该第二运算单元中的第二运算值进行平均化处理。因此，可以求出最佳的第二运算值，可以求出以该被实施了平均化处理的第二运算值为基础的通过最佳的修正单元修正的第一运算值。
另外，本发明之八的光或放射线摄像装置，其特征在于，在本发明之一的光或放射线摄像装置中，从所述第二运算单元的运算中使用的第二偏置信号至第一偏置信号为止的期间，是从第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间的二的乘幂倍。
根据本发明之八的光或放射线摄像装置，从第二运算单元的运算中使用的第二偏置信号至第一偏置信号为止的期间，是从第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间的二的乘幂倍。因此，可以进行除法处理的简化，可以提高处理速度。
另外，本发明之九的光或放射线摄像装置，其特征在于，上述检测单元具有根据上述控制单元的控制输出电荷信号的开关元件，上述开关元件是薄膜晶体管。
根据本发明之九的光或放射线摄像装置，开关元件是薄膜晶体管。因此，与MOS型FET等开关元件相比，由光或放射线的照射导致的开关元件自身的劣化少。即，可以长时间使用。另外，可以具有多个检测单元而增大检测面积。
(发明效果)
根据本发明的光或放射线摄像装置，修正单元利用和从该第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间等长的期间所对应的、通过上述第二运算单元运算的第二运算值，对通过第一运算单元运算的第一运算值进行修正。也就是说，第一运算值被进行的修正是除去在从第一偏置信号至主信号为止的期间蓄积的电荷信号的漏泄所导致的噪声成分。因此，可以使通过检测单元蓄积的电荷信号的漏泄(漏泄电流)所导致的画质的劣化，且可以防止摄像时间延长。
附图说明
图1是表示X射线摄像装置的整体构成的框图。
图2是表示X射线检测器的框图。
图3是表示X射线检测元件的构成的剖视图。
图4是表示电荷检测部的框图。
图5是对用A/D变换器变换成数字电压信号的定时进行说明的图。
图6是表示变形实施(3)中的X射线摄像装置的整体构成的框图。
图中：4...A/D变换器(A/D变换单元)；11...X射线检测元件(检测单元)；12...X射线检测控制部(控制单元)；21...薄膜晶体管；31...电荷检测放大电路(电荷电压变换单元)；33...采样保持电路(保持单元)；34...低通滤波器；36...多路复用器；50...第一运算部(第一运算单元)；51...第二运算部(第二运算单元)；52...修正部(修正单元)；GL1～GL5...栅线。
具体实施方式
实现了使检测单元蓄积的电荷信号的漏泄(漏泄电流)所导致的画质劣化减轻、且防止摄像时间延长的目的。
实施例
作为实施例的光或放射线摄像装置的一例，使用X射线摄像装置进行说明。以下根据附图详细说明该X射线摄像装置。图1是表示X射线摄像装置的整体构成的框图。图2是表示X射线检测器的框图。图3是表示X射线检测元件的构成的剖视图。图4是表示电荷检测部的框图。
如图1所示，X射线摄像装置具有：向作为摄像对象的检查对象M照射X射线的X射线管1、载置检查对象M的台面2、变换成与已透过检查对象M的X射线量相对应的电荷信号(将X射线作为电荷信号检测出)进而将该电荷信号变换成电压信号输出的X射线检测器3、将从X射线检测器3输出的电压信号变换成数字电压信号的A/D变换器4、对被A/D变换器4变换的数字电压信号进行处理而将其图像化的图像处理部5、进行与X射线摄影有关的各种控制的主控制部6、基于通过主控制部6的控制使其发生管电压或管电流以对X射线管1进行控制的X射线管控制部7、可以进行与X射线摄影有关的输入设定的输入部8、对通过图像处理部5处理得到的X射线图像等进行显示的显示部9、和存储通过图像处理部5处理得到的X射线图像等的存储部10等。进而，对X射线摄像装置的各部分构成进行详细说明。其中，上述的A/D变换器4相当于本发明的A/D变换单元。
X射线管1被配置成隔着台面2上载置的检查对象M与X射线检测器3对置。另外，如图2所示，X射线检测器3具有：多个X射线检测元件11、X射线检测控制部12、栅极驱动器部13、放大器阵列14、和多路复用器(multiplexer)36。这些多个X射线检测元件11通过栅线GL1～GL5与栅极驱动器部13连接，通过数据线DL1～DL5与放大器阵列部14连接。进而，放大器阵列部14与多路复用器36连接。另外，X射线检测控制部12与栅极驱动器部13和放大器阵列部14连接。
X射线检测元件11是感应于已入射的X射线而输出电荷信号的元件，构成为在入射X射线的X射线检测面S排列成纵横二维矩阵状(行列状)。例如，使用X射线检测元件11在实际的X射线检测面S上排列成行(横向)4096×列(纵向)4096左右的二维矩阵状的元件。其中，在图中，图示的是X射线检测元件11排列成行5×列5的二维矩阵状的元件的一个例子，多根栅线GL1～GL5以共用的方式连接栅极驱动器部13(X射线检测控制部12)和排列成矩阵状的多个X射线检测元件11当中在行方向上排列的X射线检测元件11。另外，如图3所示，X射线检测元件11具有：用于施加高电压的偏压的共用电极15、将已入射的X射线变换成电荷信号的X射线变换层16、和对由X射线变换层16变换的电荷信号进行收集、蓄积、读出(输出)的有源矩阵基板17。
X射线变换层16由X射线感应型半导体构成，例如非晶体硒(a—Se)在该X射线变换层16的表面层叠形成为面状。另外，其构成为当X射线入射到X射线变换层16时，直接生成与该X射线的能量成比例的规定个数的载流子(电荷信号)(直接变换型)。
如图3所示，有源矩阵基板17设置有玻璃基板18，进而在该玻璃基板18上还设置有：根据从共用电极15施加偏压来收集由X射线变换层16变换的电荷信号的收集电极19、蓄积由收集电极19收集的电荷信号的电容器20、作为开关元件的薄膜晶体管(TFT：Thin Film Transistor)21、在由栅极驱动器部13对薄膜晶体管21进行控制中使用的栅线GL1～GL5、和从薄膜晶体管21读出电荷信号的数据线DL1～DL5。其中，上述的X射线检测元件11相当于本发明的检测单元。
接着，X射线检测控制部12受主控制部6(参照图1)控制，如图2所示，对栅极驱动器部13、放大器阵列部14、多路复用器36和A/D变换器4进行统括控制，依次选择性地从放大器阵列部14取出由所有X射线检测元件11检测出的电荷信号，进而，进行使其依次从多路复用器36输出的控制。具体而言，X射线检测控制部12构成为输出：使栅极驱动器部13的动作开始的栅极动作信号、使放大器阵列部14的动作开始的放大器动作信号、对多路复用器36的动作进行控制的多路复用器控制信号、和对A/D变换器4的动作进行控制的A/D变换控制信号。其中，上述的X射线检测控制部12相当于使本发明的栅极驱动器部13的动作开始、对X射线检测元件11进行使其输出电荷信号的控制的控制单元。
接着，栅极驱动器部13为了依次选择性地取出由所有X射线检测元件11检测出的电荷信号，使各X射线检测元件11的薄膜晶体管21动作。详细地说，栅极驱动器部13构成为：根据来自X射线检测控制部12的栅极动作信号，依次选择性地使栅线GL1～GL5动作，与该进行动作的栅线连接的X射线检测元件11的薄膜晶体管21同时成为导通状态，在电容器20内蓄积的电荷信号通过数据线DL1～DL5向放大器阵列部14输出。其中，上述的电荷检测放大电路31相当于本发明的电荷电压变换单元。
接着，如图2所示，放大器阵列部14具有数量与数据线DL1～DL5相对应(在图2中为5个)的电荷检测部30。进而，如图4所示，各电荷检测部30具有电荷检测放大电路(CSA：Charge Sensitive Amplifier)31，该电荷检测放大电路31输入从各X射线检测元件11输出的电荷信号并变换成电压信号。
另外，如图2所示的放大器阵列部14内的电荷检测部30构成为根据来自X射线检测控制部12的放大器动作信号进行动作。具体而言，根据来自X射线检测控制部12的放大器动作信号，图4所示的电荷检测部30的电荷检测放大电路31将电荷信号变换成电压信号，向多路复用器36输出。
进而，关于电荷检测部30的电气构成，使用图4详细说明。如图4所示，电荷检测部30的电荷检测放大电路31是放大元件，具有：反相输入端子与数据线DL1～DL5连接的运算放大器A1、设置在该运算放大器A1的反相输入端子以及输出端子之间的反馈电容器Cf1、和与该反馈电容器Cf1并联设置的开关SW1。另外，向运算放大器A1的非反相输入端子施加基准电压Vref。其中，基准电压Vref为接地电平(0[V])。
另外，开关SW1根据来自X射线检测控制部12的控制变换成接通状态以及断开状态。具体而言，开关SW1根据来自X射线检测控制部12的放大器动作信号，在规定的时间内成为导通状态。在这里，在开关SW1是导通状态的情况下，在反馈电容器Cf1中蓄积的电荷(电荷信号)被放电，成为反馈电容器Cf1被复位(reset)的状态，成为电荷检测放大电路31被初始化的状态。进而，在经过了规定时间之后，在开关SW1处于断开状态、也就是说初始化状态被解除的时刻以后，从数据线DL1～DL5输入的电荷信号被蓄积。因此，电荷检测放大电路31构成为输出与在初始化状态被解除的时刻以后输入的电荷信号相对应的电压。
接着，如图2所示，多路复用器36设置有数量与电荷检测部30的数量相对应的开关S1～S5(在图2中为5个)。另外，构成为：根据来自X射线检测控制部12的多路复用器控制信号，依次将开关S1～S5的任意一个切换成接通(ON)状态，作为将从电荷检测部30(在这里为5个)输出的各电压信号(CH1～CH5)一个一个汇集的分时信号，向图4所示的A/D变换器4输出。
接着，A/D变换器4根据来自X射线检测控制部12的A/D变换控制信号，以规定的定时对来自多路复用器36的分时信号的各电压信号进行采样，变换成数字的分时信号的各电压信号，向图像处理部5输出。
图像处理部5如图1所示，具有第一运算部50、第二运算部51和修正部52。第一运算部50从X射线检测控制部12对与多根栅线当中规定的一根栅线连接的X射线检测元件11刚刚结束控制之后由A/D变换器4变换后的数字电压信号即主信号中，减去在通过该X射线检测控制部12即将对该X射线检测元件11开始控制之前由A/D变换器4变换后的数字电压信号即第一偏置信号，计算出第一运算值。
第二运算部51，在X射线检测控制部12即将对与多根栅线当中位于第一运算部50的运算中所使用的栅线附近的规定的一根栅线连接的X射线检测元件11开始控制之前，计算由A/D变换器4变换后的数字电压信号即第二偏置信号和用于第一运算部50的运算的第一偏置信号的差分即第二运算值。
修正部52利用和从该第一运算部50的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间等长的期间所对应的、通过第二运算部51运算的第二运算值，对通过第一运算部50运算的第一运算值进行修正。另外，修正部52具有期间比存储部53，该期间比存储部53存储从第二运算部51的运算中使用的第二偏置信号至第一偏置信号为止的期间相对于从第一运算部50的运算中使用的第一偏置信号至主信号为主的期间之比。其中，上述的第一运算部50相当于本发明的第一运算单元，上述的第二运算部51相当于本发明的第二运算单元，上述的修正部52相当于本发明的修正单元。
接着，使用图1～5，说明该X射线摄像装置中用于使由在电容器20中蓄积的电荷信号的漏泄(漏泄电流)导致的画质劣化减轻的动作。图5是说明由A/D变换器变换成数字电压信号的定时的图。首先，如图1～3所示，当通过输入部8进行X射线摄像开始的指示时，主控制部6对X射线管控制部7和X射线检测器3的X射线检测控制部12进行控制。X射线管控制部7根据来自主控制部6的控制使其产生管电压或管电流，控制X射线管1，从X射线管1向检查对象M照射X射线。进而，已透过检查对象M的X射线，通过X射线检测器3的X射线检测元件11被变换成与已透过检查对象M的X射线量相对应的电荷信号，并由电容器20蓄积。
这里，对于在电容器20中蓄积的电荷信号而言，基于来自X射线检测器3的栅极驱动器部13的栅极动作信号而作为开关元件的薄膜晶体管21成为接通状态，从而该电荷信号通过数据线DL1～DL5向放大器阵列部14输出。另外，在来自X射线检测器3的栅极驱动器部13的栅极动作信号未被输出的情况下，薄膜晶体管21为关断状态，但该关断状态并不完全，在与数据线连接的多个X射线检测元件11的电容器20的每个中蓄积的电荷信号的一部分发生漏泄，到达放大器阵列部14。另外，如上所述，在图2中，以X射线检测元件11排列成行5×列5的二维矩阵状的检测器为一个例子，但在排列成的行4096×列4096左右的二维矩阵状的检测器中，与一根数据线连接的X射线检测元件11的数量为4096个，从电容器20漏泄的电荷信号也增强。另外，即便在入射到X射线检测元件11的X射线强度较大的情况下，在电容器20中蓄积的电荷信号也增强，从电容器20漏泄的电荷信号也增强。
接着，X射线检测器3的X射线检测控制部12根据来自主控制部6(参照图1)的控制，首先，对放大器阵列部14的电荷检测放大电路31进行使其输出如图5所示的放大器动作信号的控制，进而，随后X射线检测控制部12对栅极驱动器部13进行使其输出如图5所示的栅极动作信号的控制。在这里，对图5进行说明。在图5中，放大器动作信号、栅极动作信号、A/D变换器的每个处于H电平的状态，为正在动作的状态。另外，在图5的左侧部分示出了与第(i—1)行的数据线(例如图2所示的DL1)连接的X射线检测元件11中的定时；在图5的右侧部分示出了与第i行的数据线(例如图2所示的DL2)连接的X射线检测元件11中的定时。
另外，X(i)是在即将通过X射线检测控制部12对与第i行的数据线(DL2)连接的X射线检测元件11输出栅极动作信号之前，由A/D变换器4变换后的数字电压信号即偏置信号(第一偏置信号)。Y(i)是与多根栅线当中规定的一根栅线(第i行的数据线)连接的X射线检测元件11中，X射线检测控制部12对该X射线检测元件11输出栅极动作信号而刚刚结束了栅极动作之后由A/D变换器4变换得到的数字电压信号即主信号。另外，X(i—1)是与第(i—1)行的数据线(DL1)连接的X射线检测元件11中，在自放大器动作信号被输出之后且即将开始栅极动作信号的输出之前，由A/D变换器4变换得到的数字电压信号即偏置信号(第二偏置信号)，所述的第(i—1)行的数据线(DL1)是多根栅线当中位于在该第一运算部50的运算中使用的栅线(DL2)附近的、规定的一根栅线。Y(i—1)是与第(i—1)行的数据线连接的X射线检测元件11中，X射线检测控制部12对该X射线检测元件11输出栅极动作信号而刚刚结束了栅极动作之后由A/D变换器4变换得到的数字电压信号即主信号。
另外，将处理由和一根数据线连接的X射线检测元件11检测出的电荷信号的时间即放大器动作信号的周期的时间设为TL，另外，将作为栅极动作信号前后的偏置信号和主信号之间的期间的、例如自X(i)至Y(i)的期间以及自X(i—1)至Y(i—1)的期间设为TLK。此外，TLK为10μs～100μs左右的期间。
在这里，对如图2所示的例如用于使由漏泄自与第i行的数据线(DL2)连接的X射线检测元件11的电容器20的电荷信号所导致的画质的劣化减轻的动作进行说明。首先，栅极驱动器部13从各栅线GL1～GL5按顺序输出栅极动作信号。在这里，在借助栅线GL1输出栅极动作信号的前后，利用A/D变换器4得到如图5所示的X(i—1)、Y(i—1)的数字电压信号。进而，在借助栅线GL2输出栅极动作信号的前后，利用A/D变换器4得到如图5所示的X(i)、Y(i)的数字电压信号。
接着，利用第一运算部50，进行从主信号Y(i)中减去第一偏置信号X(i)的运算，求出除去了主信号Y(i)所含有的作为噪声成分的第一偏置信号X(i)后的值，将该值作为第一运算值Z(i)。进而，第一运算部50向修正部52输出表示第一运算值Z(i)的信号。
接着，利用第二运算部51，进行作为第二偏置信号和第一偏置信号的差分的从第一偏置信号X(i)中减去第二偏置信号X(i—1)的运算，由此能够求出在自第二偏置信号X(i—1)至第一偏置信号X(i)为止的期间，从与数据线DL1连接的X射线检测元件11的电容器20漏泄的电荷信号的大小。将该值作为第二运算值L(i)。进而，第二运算部51向修正部52输出表示第二运算值L1(i)的信号。
接着，利用修正部52，首先，求出与自第一运算部50的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间等长的期间所对应的第二运算值L2(i)。例如，如图5所示，在自第二运算部51的运算中使用的第二偏置信号至第一偏置信号为止的期间(TL)与自第一运算部50的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间(TLK)之比即TL/TLK为2的情况下，在修正部52的期间比存储部53中预先存储有TL/TLK＝2，修正部52读出该值，按照第二运算值L1(i)/(TL/TLK)计算出第二运算值L2(i)。因此，能够求出在自第一偏置信号X(i)至主信号Y(i)为止的期间从与数据线DL1连接的X射线检测元件11的电容器20漏泄的电荷信号。
进而，修正部52通过从由第一预算部50运算的第一运算值Z(i)中减去第二运算值L2(i)，能够除去在自第一偏置信号X(i)至主信号Y(i)为止的期间从与数据线DL1连接的X射线检测元件11的电容器20漏泄的电荷信号部分。
如上所述，根据X射线摄像装置，修正部52对由第一运算部50运算的第一运算值，利用与从在该第一运算部50的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间等长的期间所对应的、由第二运算部51运算的第二运算值进行修正。也就是说，第一运算值被进行的修正，是除去由在自第一偏置信号至主信号为止的期间蓄积的电荷信号的漏泄导致的噪声成分。因此，可以使由在X射线检测元件11中蓄积的电荷信号的漏泄(漏泄电流)导致的画质劣化减轻，而且可以防止摄像时间延长。
另外，多路复用器36输入由多个电荷检测放大电路31变换后的各电压信号，按照规定的顺序对该已被输入的各电压信号从时间上进行切换，作为将分别由不同的电荷检测放大电路31变换的各电压信号一个一个汇集的分时信号进行输出。进而，A/D变换器4以规定的定时对从多路复用器36输出的分时信号的各电压信号进行采样，将其变换成数字的分时信号的各电压信号。因此，对于多个电荷检测放大电路31，仅具有一个A/D变换器4，就能从模拟的电压信号变换成数字电压信号，可以削减用于变换成数字电压信号的成本。
另外，X射线检测元件11的开关元件是薄膜晶体管21。因此，与MOS型FET等开关元件相比，由光或放射线的照射导致的开关元件自身的劣化较少。也就是说，可以长时间使用。另外，具备多个检测单元，能够增大检测面积。
本发明并不限于这些上述实施方式，还可以如下所示变形实施。
(1)作为在上述实施例的第二运算部51中为了求出第二偏置信号而使用的、位于在第一运算部50的运算中用到的第(i)行的数据线(DL2)附近的规定的一根栅线，以第(i—1)行的数据线(DL1)进行了说明，但可以是第(i—1)行的数据线(DL1)以外的附近的数据线，例如第(i+1)行的数据线(DL3)。
(2)在上述的实施例中，修正部52具有期间比存储部53，该期间比存储部53预先存储自在第二运算部51的运算中使用的第二偏置信号至第一偏置信号为止的期间与自第一运算部50的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间之比，但还可以是第二运算部51具有期间比存储部53，当在期间比存储部53中存储有TL/TLK＝2时，对通过第二运算部51运算的第二运算值L1(i)利用第二运算部51按照第二运算值L1(i)/2进行运算，将该值作为第二运算值L2(i)，向修正部52输出。
(3)在上述的实施例中，电荷检测部30仅具有电荷检测电路30，但如图6所示，还可以具有：输入从各X射线检测元件11输出的电荷信号并变换成电压信号的电荷检测放大电路31、对由该电荷检测放大电路31变换的电压信号当中的高频带成分的信号的通过进行限制的低通滤波器34、和对已通过低通滤波器34的各电压信号进行采样且在规定的时间内保持并输出的采样保持电路33。因此，低通滤波器34限制由电荷检测放大电路31变换的电压信号当中的高频带成分的信号(高频噪声)的通过，通过采样保持电路33对已通过该低通滤波器34的电压信号进行采样，在规定的时间内保持。进而，将来自该采样保持电路33的稳定的模拟电压信号变换成数字电压信号。也就是说，利用A/D变换器4将稳定的模拟电压信号变换成数字电压信号，另外，可以减少高频噪声被输入到A/D变换器4，提高S/N比，可以得到高精度的图像。其中，上述的采样保持电路33相当于本发明的保持单元。
(4)在上述的实施例中，具有多个电荷检测部30(电荷检测放大电路31)、多路复用器36、和一个A/D变换器4，但也可以不具有多路复用器36，A/D变换器4的数量可与多个电荷检测放大电路31相对应。因此，与相对于多个电荷检测放大电路31仅具有一个A/D变换器4的情况相比，可以缩短利用A/D变换器4的处理时间。
(5)在上述的实施例中，可以对主信号、第一偏置信号、和第二偏置信号当中的至少任意一个进行多次采样，取它们的平均值。因此，可以减小主信号、第一偏置信号、和第二偏置信号当中的至少任意一个信号各自的偏差，根据高精度的值进行修正，其结果，可以使利用修正部52修正的值具有高精度。
(6)在上述的实施例中，可以对第一运算部50中的第一运算值、第二运算部51中的第二运算值、通过修正部52修正的第一运算值当中的至少任意一个进行滤波处理。也就是说，可以进行加权求出最佳的由修正部52修正的第一运算值。
(7)在上述的实施例中，第二运算部51中的第二运算值可以使用过去获得的该第二运算部51中的第二运算值进行平均化处理。例如，可以利用下式求出已被平均化处理的第二运算值L1’(i)。
第二运算值L1’(i)＝((n—1)/n)·Li(i—1)+(1/n)L1(i)
其中，n为常数。因此，可以求出最佳的第二运算值。进而，修正部52可以使用该已被平均化处理的第二运算值L1’(i)，利用第一运算值Z’(i)＝Z(i)—L1’(i)这一式子求出最佳的由该修正部52修正后的第一运算值Z’(i)。
(8)在上述的实施例中，自第二运算部51的运算中使用的第二偏置信号至第一偏置信号为止的期间(TL)，可以是自第一运算部50的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间(TLK)的二的乘幂倍。也就是说，在期间比存储部53中存储有TL/TLK为2的乘幂的值，可以进行用于求出第二运算值L2(i)的、第二运算值L1(i)/(TL/TLK)的除法处理的简化，可以提高处理速度。
(9)在上述的实施例中，对医疗用的装置进行了说明，但也可以在医疗用以外的非破坏检查、RI(Radio Isotope)检查、以及光学检查等产业领域等中使用。
(10)在上述的实施例中，作为光或放射线摄像装置的一例，使用X射线摄像装置进行了说明，但并不限于X射线，还可以用于使用可见光、放射线(中子射线、γ射线、β射线等)的装置。
(11)在上述的实施例中，说明了X射线检测器3的X射线检测元件11在X射线检测面S上排列成纵横的二维矩阵状的构成，但X射线检测元件11还可以将多个X射线检测元件11形成一维排列的线型传感器(在数据线上连接有多个X射线检测元件11)。
(12)在上述的实施例中，说明了X射线检测器3的X射线检测元件11直接将X射线变换成电荷信号的直接变换型元件，但还可以是暂时将X射线变换成光然后将光变换成电荷信号的间接变换型。
(13)在上述的实施例中，在放大器阵列部14的电荷检测放大电路31，输入从X射线检测元件11输出的电荷信号，并变换成电压信号，但也可以是X射线检测元件11中具有电荷检测放大电路31，在X射线检测元件11内将电荷信号变换成电压信号。

Claims (9)

1、一种光或放射线摄像装置，其特征在于，具有：
(A)多个检测单元，排列成矩阵状，感应于光或放射线而输出电荷信号；
(B)多个电荷电压变换单元，将从所述多个检测单元输出的各电荷信号变换成电压信号；
(C)A/D变换单元，输入由所述多个电荷电压变换单元变换后的电压信号，以规定的定时进行采样后变换成数字电压信号；
(D)控制单元，对所述检测单元进行使其输出电荷信号的控制；
(E)多根栅线，将所述控制单元和排列成矩阵状的所述多个检测单元中在行方向上排列的检测单元公共连接；
(F)第一运算单元，从主信号中减去第一偏置信号来计算出第一运算值，所述主信号是所述控制单元对与所述多根栅线当中规定的一根栅线连接的所述检测单元刚刚结束了控制之后，由所述A/D变换单元变换后的数字电压信号，所述第一运算值是在即将通过该控制单元对该检测单元开始控制之前由所述A/D变换单元变换后的数字电压信号；
(G)第二运算单元，计算第二偏置信号与在所述第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号的差分即第二运算值，所述第二偏置信号，是在所述控制单元即将对所述多根栅线当中、位于在所述第一运算单元的运算中使用的栅线附近的规定的一根栅线连接的所述检测单元开始控制之前，由所述A/D变换单元变换后的数字电压信号；和
(H)修正单元，对通过所述第一运算单元运算的第一运算值，利用和从该第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间等长的期间所对应的、通过所述第二运算单元运算的第二运算值，进行修正。
2、根据权利要求1所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
在所述电荷电压变换单元和A/D变换单元之间，具有限制高频带成分的信号通过的低通滤波器、和对已通过所述低通滤波器的电压信号进行采样后在规定的时间内保持的保持单元。
3、根据权利要求1所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
具有多路复用器，该多路复用器输入由所述多个电荷电压变换单元变换后的各电压信号，以规定的顺序从时间上切换该被输入的各电压信号，作为将分别由不同的电荷电压变换单元变换的各电压信号一个一个汇集后的分时信号进行输出，
所述A/D变换单元，以规定的定时对从所述多路复用器输出的分时信号的各电压信号进行采样，并变换成数字的分时信号的各电压信号。
4、根据权利要求1所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
所述A/D变换单元的数量与所述多个电荷电压变换单元相对应。
5、根据权利要求1所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
所述主信号、所述第一偏置信号、所述第二偏置信号当中的至少任意一个是多次采样并将它们平均所得到的值。
6、根据权利要求1所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
对所述第一运算单元中的第一运算值、所述第二运算单元中的第二运算值、通过所述修正单元修正后的第一运算值当中的至少任意一个进行滤波处理。
7、根据权利要求1所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
对所述第二运算单元中的第二运算值，使用过去获得的该第二运算单元中的第二运算值进行平均化处理。
8、根据权利要求1所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
从所述第二运算单元的运算中使用的第二偏置信号至第一偏置信号为止的期间，是从第一运算单元的运算中使用的第一偏置信号至主信号为止的期间的二的乘幂倍。
9、根据权利要求1所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
所述检测单元具有根据所述控制单元的控制输出电荷信号的开关元件，
所述开关元件是薄膜晶体管。
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Termination date: 20120727