CN102413763A - 光或放射线摄像装置 - Google Patents

光或放射线摄像装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102413763A
CN102413763A CN200980158928XA CN200980158928A CN102413763A CN 102413763 A CN102413763 A CN 102413763A CN 200980158928X A CN200980158928X A CN 200980158928XA CN 200980158928 A CN200980158928 A CN 200980158928A CN 102413763 A CN102413763 A CN 102413763A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
signal
dark current
noise
ray
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200980158928XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102413763B (zh
Inventor
田边晃一
岸原弘之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Publication of CN102413763A publication Critical patent/CN102413763A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102413763B publication Critical patent/CN102413763B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/12—Devices for detecting or locating foreign bodies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/58—Testing, adjusting or calibrating apparatus or devices for radiation diagnosis
    • A61B6/582—Calibration
    • A61B6/585—Calibration of detector units
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/17—Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/24—Measuring radiation intensity with semiconductor detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/30—Transforming light or analogous information into electric information
    • H04N5/32—Transforming X-rays
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/767—Horizontal readout lines, multiplexers or registers

Abstract

在本发明的放射线摄像装置中，改变在电容器中蓄积将利用X射线转换层对起因于流经X射线转换层的暗电流的暗电流噪声进行转换而得到的电荷信号的时间来获得暗图像信号，由此能够得到暗电流噪声的准确的温度特性。由此，从进行X射线摄像时得到的X射线检测信号中去除周期性地获取到的偏置信号，并且使用暗电流噪声的温度特性进行基于获取偏置信号时与进行X射线摄像时的温度差的暗电流噪声的变化量的校正，从而能够高精度地去除起因于暗电流的噪声。

Description

光或放射线摄像装置
技术领域
本发明涉及一种用于医疗领域、非破坏性检查、RI(RadioIsotope：放射性同位素)检查以及光学检查等产业领域等的光或放射线摄像装置，特别是涉及一种对由于转换层的温度变化而产生的噪声进行校正的光或放射线摄像装置，该转换层将光或放射线转换为电荷信号。
背景技术
以往，在光或放射线摄像装置中具备对光或者放射线进行检测的光或放射线检测器。这里光是指红外线、可见光线、紫外线、放射线以及γ射线等，但在此以X射线为例特别进行说明。在X射线检测器中广泛应用了X射线平板检测器，该X射线平板检测器使用有源矩阵基板来检测X射线。这是由于当使用有源矩阵基板时，能够读入各像素的X射线检测值，这是非常有用的。并且，当在有源矩阵基板上层叠由半导体构成的X射线转换层时，能够按每个有源元件形成X射线检测元件。
当X射线转换层使用半导体层时，能够将入射到X射线转换层的X射线转换为电荷信号(载体)。将转换得到的该电荷信号按照每个X射线检测元件蓄积到电容器中，由有源矩阵基板按照每个X射线检测元件读出蓄积得到的电荷信号，并且，电荷信号在转换为电压信号的同时被放大。能够根据该电压信号通过图像处理部来构成X射线透视图像。
在这样发送至图像处理部的电压信号中，除了包含基于从X射线转换得到的电荷信号的电压信号之外，作为噪声信号还包含由于X射线转换层中的暗电流而产生的电压信号、由于将电荷信号一边转换为电压信号一边放大时所产生的放大器噪声而产生的电压信号。
作为X射线转换层，如果是以往所采用的非晶硒(α-Se)膜，则由于暗电流而产生的噪声信号不会相对于温度变化而发生大的变化。另外，放大器噪声也不会相对于温度变化而发生大的变化，因此例如专利文献1那样，周期性地测量没有照射X射线时的暗图像信号(以后称为偏置信号)，将该偏置信号作为噪声信号除去。
专利文献1：日本特开2006-305228号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，作为X射线转换层，例如CdTe多晶化合物半导体膜那样，当由于暗电流而产生的噪声信号相对于温度变化显著变化时，即使如以往那样周期性地测量偏置信号，仍会发生无法校正周期之间的噪声信号的问题。
本发明是鉴于这种情况而完成的，目的在于提供一种光或放射线摄像装置，其能够与对光或者放射线起感应的转换层的温度变化相对应地去除暗电流噪声信号。
用于解决问题的方案
本发明为了完成这种目的采用如下结构。
即，本发明的光或放射线摄像装置的特征在于，具备：转换层，其将光或放射线转换为电荷信号；电容器，其按照将上述转换层以二维矩阵状分割而成的每个检测元件来蓄积上述电荷信号；读出单元，其读出蓄积在上述电容器中的电荷信号；电荷电压转换单元，其将从上述读出单元读出的电荷信号转换为电压信号；温度测量单元，其测量上述转换层的温度；以及暗电流噪声计算部，其根据预先在暗图像时改变在上述电容器中蓄积上述电荷信号的时间而求得的暗电流噪声温度特性和由上述温度测量单元测量出的温度，来算出由于流经上述转换层的暗电流产生的暗电流噪声。
根据本发明的光或放射线摄像装置，通过转换层将光或者放射线转换为电荷信号，将转换得到的电荷信号按检测元件蓄积到电容器中，蓄积得到的电荷信号通过读出单元被读出并通过电荷电压转换单元被转换为电压信号。此时，流经转换层的暗电流也被转换为电压信号，因此产生暗电流噪声。通过预先求出该暗电流噪声的温度特性能够高精度地算出暗电流噪声。在暗图像时通过改变在电容器中蓄积电荷信号的时间来求出该温度特性，因此能够高精度地求出由于暗电流而产生的噪声信号的温度特性。在暗电流噪声计算部中，通过将从温度测量单元发送来的温度应用于该温度特性，能够高精度地算出该温度条件下的暗电流噪声的信号值。
另外，也可以具备：暗图像信号去除部，其从自转换层读出的电压信号中去除暗图像信号；噪声变化量计算部，其计算获取暗图像信号时的温度条件下的暗电流噪声与摄像时的温度条件下的暗电流噪声的变化量；以及噪声变化量去除部，其从自转换层读出的电压信号中去除由噪声变化量计算部算出的噪声变化量。由此，只需计算出相对于暗图像信号获取时的暗电流噪声的变化量并将其去除即可，因此不需要频繁地获取暗图像信号，即使在连续地照射光或者放射线时也能够高精度地进行暗电流噪声的温度校正。
另外，通过周期性地获取暗图像信号，能够高精度地针对相对于温度变化而缓慢变化的噪声成分进行温度校正。另外，也可以取代周期性地获取暗图像，而具备温度判断部，该温度判断部对获取暗图像时由温度测量单元测量出的温度预先设定基准，并将该基准值与由温度测量单元实时地测量出的温度相比较。当实时地测量出的温度超过对获取暗图像时的温度预先确定的基准时，温度判断部进行控制使得获取暗图像信号，由此能够高精度地针对相对于温度变化而缓慢地变化的噪声成分进行温度校正。
另外，暗电流噪声的温度特性既可以是近似式，也可以是查找表。如果是近似式，则能够对噪声进行高精度的温度校正，如果是查找表，则能够实现温度校正的高速化。
另外，转换层也可以是多晶化合物半导体。如果是多晶化合物半导体，则晶体生长容易从而能够形成大面积的转换层。另外，作为具体例，如果将CdTe或CdZnTe作为主要原料，则能够形成光或放射线的响应性好、转换效率高的转换层。
发明的效果
根据本发明所涉及的光或放射线摄像装置，能够提供如下的一种光或放射线摄像装置：能够与对光或者放射线起感应的转换层的温度变化相对应地去除暗电流噪声信号。
附图说明
图1是表示实施例所涉及的X射线摄像装置的整体结构的框图。
图2是表示实施例所涉及的X射线摄像装置所具备的X射线平板检测器的结构的框图。
图3是实施例所涉及的X射线摄像装置所具备的X射线平板检测器的X射线转换层周边区域的概要纵截面图。
图4是表示实施例所涉及的电荷电压转换部的结构的电路图。
图5是表示实施例所涉及的检测电压信号所包含的噪声信号与温度之间的关系的曲线图。
图6是表示实施例所涉及的检测电压信号所包含的噪声信号与温度之间的关系的曲线图。
图7是表示实施例所涉及的检测电压信号所包含的噪声信号与温度之间的关系的曲线图。
图8是实施例所涉及的改变在电容器中蓄积的时间并读出电荷信号的时序图。
图9是表示实施例所涉及的暗电流噪声信号与温度之间的关系的曲线图。
图10是表示本发明的其它实施方式所涉及的X射线摄像装置的结构的框图。
附图标记说明
3：X射线平板检测器(FPD)；5：图像处理部；11：温度传感器；13：栅极驱动电路；14：电荷电压转换部；19：X射线转换层；20：有源矩阵基板；26：偏置信号去除部；27：暗电流噪声计算部；28：噪声变化量计算部；29：噪声变化量去除部；31：温度判断部；DU：X射线检测元件；Ca：电容器
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施例。
图1是表示实施例所涉及的X射线摄像装置的整体结构的框图，图2是表示X射线摄像装置所具备的X射线平板检测器的结构的框图。图3是X射线平板检测器的X射线转换层周边区域的概要纵截面图，图4是表示电荷电压转换部的结构的电路图。在本实施例中，作为所入射的光或者放射线，以X射线为例来进行说明，并且作为放射线摄像装置以X射线摄像装置为例进行说明。
<X射线摄像装置>
如图1所示，X射线摄像装置具备：X射线管1，其对作为摄像对象的被检体M照射X射线；顶板2，其载置被检体M；X射线平板检测器(以下称为FPD)3，其根据透过被检体M的X射线量转换为电荷信号(将X射线检测为电荷信号)，并且将该电荷信号转换为电压信号进行输出；A/D转换器4，其将从FPD 3输出的电压信号从模拟转换为数字；图像处理部5，其处理由A/D转换器4转换而得到的数字的电压信号并构成图像；主控制部6，其进行与X射线摄像有关的各种控制；X射线管控制部7，其根据主控制部6的控制来产生管电压、管电流并控制X射线管1；输入部8，其能够进行与X射线摄像有关的输入设定；显示部9，其显示由图像处理部5处理得到的X射线图像等；存储部10，其存储由图像处理部5处理得到的X射线图像等；以及温度传感器11，其测量FPD 3内部的温度。接下来，详细地说明X射线摄像装置的各部结构。
如图2所示，FPD 3中具备：多个X射线检测元件DU、X射线检测控制部12、栅极驱动电路13、电荷电压转换部14、采样保持器部15以及多路复用器16。这些多个X射线检测元件DU经由栅极线GL1～GL10与栅极驱动电路13相连接，并且经由数据线DL1～DL10与电荷电压转换部14相连接。X射线检测控制部12与栅极驱动电路13、电荷电压转换部14、采样保持器部15以及多路复用器16相连接。X射线检测元件DU相当于本发明的检测元件，电荷电压转换部14相当于本发明的电荷电压转换单元。
另外，在FPD 3的内部设置有温度传感器11，用于测量X射线转换层19的温度和FPD 3的内部的温度，并将测量出的温度发送到图像处理部5和主控制部6。作为温度传感器11能够采用测温电阻器、热电偶、热敏电阻等。
X射线检测元件DU是对所输入的X射线起感应并输出电荷信号的元件，在被入射X射线的X射线检测部XD中排列成纵横的二维矩阵状。此外，在图2中，作为一例图示了X射线检测元件DU排列成纵10×横10的二维矩阵状的情况，但实际上，在X射线检测部XD中X射线检测元件DU例如是排列成纵4096×横4096左右的二维矩阵状来使用的。
另外，如图3所示，X射线检测元件DU具备：电压施加电极18，其施加高电压的偏压Va；X射线转换层19，其将所入射的X射线转换为电荷信号；以及有源矩阵基板20，其读出(输出)由X射线转换层19转换得到的电荷信号。有源矩阵基板20相当于本发明的读出单元。
X射线转换层19由X射线感应型半导体构成，例如用多晶化合物半导体膜CdTe或CdZnTe形成。如果是多晶化合物半导体膜，则晶体生长容易从而能够形成大面积的X射线转换层19。另外，通过使多晶化合物半导体膜的内部也以CdTe或CdZnTe为主要原料，能够形成X射线的响应性好、转换效率高的X射线转换层19。得到当对X射线转换层19入射X射线时，直接生成与该X射线的能量成比例的规定个数的电荷信号(载体)的结构(直接转换型)。另外，利用通过由电压施加电极18施加偏压Va而在X射线转换层19内产生的电场来按照每个像素电极22收集所生成的电荷信号。
如图3所示，有源矩阵基板20中设置有绝缘性的玻璃基板21，该玻璃基板21上设置有：电容器Ca，其蓄积按照每个像素电极22收集得到的电荷信号；薄膜晶体管(以下称为TFT)23，其作为开关元件；栅极线GL1～GL10，其用于由栅极驱动电路13控制TFT 23；以及数据线DL1～DL10，其从TFT 23读出电荷信号。
接着，X射线检测控制部12被主控制部6(参照图1)控制，如图2所示，X射线检测控制部12统一控制栅极驱动电路13、电荷电压转换部14、采样保持器部15以及多路复用器16，且X射线检测控制部12进行控制，使得由X射线检测元件DU检测得到的电荷信号被依次选择性地取出到电荷电压转换部14，并且从多路复用器16依次输出。具体地说，X射线检测控制部12构成为输出以下信号：使栅极驱动电路12开始动作的栅极动作信号、使电荷电压转换部14的放大器复位开始的放大器复位信号、对采样保持器部15的采样保持器进行控制的采样保持器控制信号以及对多路复用器16的动作进行控制的多路复用器控制信号。
接着，栅极驱动电路13为了依次选择性地取出由X射线检测元件DU检测到的电荷信号而使各X射线检测元件DU的TFT23动作。栅极驱动电路13根据来自X射线检测控制部12的栅极动作信号依次选择与X射线检测元件DU的每个横行共同连接的栅极线GL1～GL10并发送栅极信号。所选择出的该行内的X射线检测元件DU的TFT 23基于栅极信号而同时成为导通状态，电容器Ca中蓄积的电荷信号通过数据线DL1～DL10输出到电荷电压转换部14。
接着，电荷电压转换部14中具备如图4所示的电荷电压转换放大器24，该电荷电压转换放大器24的数量与X射线检测元件DU的每个纵列的数据线DL1～DL10相对应(在图2中为10个)。电荷电压转换放大器24是将从各X射线检测元件DU输出的电荷信号转换为电压信号的电荷检测放大电路(CSA：ChargeSensitive Amplifier)。电荷电压转换放大器24将从数据线DL1～DL10读入的电荷信号转换为电压信号，输出到采样保持器部15。电荷电压转换部14相当于本发明的电荷电压转换单元。
接着，采样保持器部15设置有采样保持器电路，采样保持器电路的数量与电荷电压转换放大器24的数量相对应。另外，根据来自X射线检测控制部12的采样保持器信号在规定的时间内对从电荷电压转换放大器24输出的电压信号进行采样，保持(hold)经过规定时间后的时刻的电压信号，将稳定状态的电压信号输出到多路复用器16。
接着，在多路复用器16的内部设置有开关，开关的数量与采样保持器电路的数量相对应。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地将开关中的某一个开关切换为导通状态，并转换为将从各采样保持器电路输出的电压信号逐个捆束而得到的时间分割信号，输出到A/D转换器4。A/D转换器4根据来自多路复用器16的电压信号以规定的定时进行采样后转换为数字的电压信号，并输出到图像处理部5。
<图像处理部>
如图1所示，图像处理部5的内部具备图像存储器部25、偏置信号去除部26、暗电流噪声计算部27、噪声变化量计算部28、噪声变化量去除部29以及图像生成部30。在图像处理部5中，从电压信号中去除偏置信号和温度变化噪声来生成X射线透视图像，该电压信号是经由A/D转换器4从FPD 3传送来的。
首先，说明被传送到图像处理部5的电压信号是什么样的信号。根据其产生原因能够将被传送到图像处理部5的电压信号(以下称为检测电压信号)分为三个成分。也就是说，检测电压信号由X射线透视图像信号、暗电流噪声Nt以及放大器噪声Mt构成，其中，该X射线透视图像信号重建X射线透视图像，该暗电流噪声Nt是由于流经X射线转换层的暗电流而产生的，该放大器噪声Mt是在由电荷电压转换部14等放大电压信号时产生的。
(检测电压信号)＝(X射线透视图像信号)+Nt+Mt…(1)
X射线透视图像信号是由X射线转换层19将根据透过被检体M的X射线转换得到的电荷信号产生的电压信号，是重建X射线透视图像所需的电压信号。
暗电流噪声Nt是将在X射线转换层19内流通的暗电流转换为电压信号而产生的噪声信号，其值根据X射线转换层19的温度T而敏感地变化。暗电流噪声Nt一般能够以下式来表示。
Nt＝α(exp(β/T)-1)、(α、β：常数、T：绝对温度[K])…(2)
放大器噪声Mt是由于电荷电压转换部14的放大器的放大作用而产生的噪声信号，当温度变化时放大器噪声Mt也发生变化，但与暗电流噪声Nt的相对于温度的变化量相比，该变化量非常小。由此，仅通过周期性地获取偏置信号就能够去除放大器噪声Mt。
暗电流噪声Nt和放大器噪声Mt都会使X射线透视图像信号的动态范围缩小。另外，即使进行温度调节，X射线摄像装置的设置环境的温度也总是会时时刻刻始终发生变化，当因温度变化而在透视图像上出现暗电流噪声Nt时，不能获得准确的透视图像。图5图示了暗电流噪声Nt和放大器噪声Mt。根据暗电流的性质，暗电流噪声Nt相对于温度T而呈指数函数性地变化。另外，放大器噪声Mt相对于温度T缓慢地变化。
通过获取在不从X射线管1照射X射线时得到的检测电压信号即偏置信号Ft，能够准确地求出将这些暗电流噪声Nt与放大器噪声Mt相加得到的总噪声信号Dt(参照图5)。
Dt＝Nt+Mt …(3)
  ＝Ft    …(4)
在此，如图6所示，在以某一温度TO获取偏置信号FO时与以温度T2进行X射线摄像时之间的时间间隔短的情况下，两个时刻的FPD 3的温度差小，因此进行X射线摄像时的放大器噪声M2与获取偏置信号FO时的放大器噪声MO之差ΔM2(＝M2-MO)极小，因此能够视为MO≒M2。其结果是也能够用温度变化噪声ΔN2将进行X射线摄像时的总噪声信号Dt表示为如下那样。
D2＝N2+M2
≒N2+Mo            (∵Mo≒M2)
＝(ΔN2+No)+Mo     (∵ΔN2＝N2-No)
＝ΔN2+FO    …(5) (∵FO＝NO+MO)
在此，温度变化噪声ΔN2是进行X射线摄像时的检测电压信号所包含的暗电流噪声N2与获取偏置信号FO时的偏置信号FO内所包含的暗电流噪声NO之差。另外，在获取偏置信号FO时的温度条件与进行X射线摄像时的温度条件相同的情况下，ΔN2＝0，因此检测电压信号由两个成分构成。
(检测电压信号)＝(X射线透视图像信号)+FO(其中，温度固定)…(6)
由此，如果预先求出暗电流噪声Nt的温度特性，则即使从获取偏置信号FO时起X射线转换层19的温度发生变化，也能够通过测量X射线转换层19的温度来从检测电压信号中去除暗电流噪声Nt和放大器噪声Mt。在此，以下说明高精度地测量暗电流噪声Nt的方法。
(2)式中的α和β的值是根据X射线转换层19的构成物质和构成状态而变化的值。因此，如图7所示，当改变在电容器Ca中蓄积电荷信号的时间来获取偏置信号并求出各自的差时，能够求出该温度条件下的暗电流噪声Nt。也就是说，在相同的温度条件下，从在电容器Ca中将电荷信号蓄积时间2Ts期间所得到的偏置信号F2Ts减去将电荷信号蓄积时间Ts期间所得到偏置信号FTs，由此能够测量该温度条件下的暗电流噪声Nt。在此，将时间Ts设为进行X射线摄像时在电容器Ca中蓄积电荷信号的实际的时间。这样，按照每个温度来测量改变在电容器Ca中蓄积电荷信号的时间而得到的偏置信号的差，由此能够求出暗电流噪声Nt的温度特性。该暗电流噪声Nt的温度特性既可以作为式(2)的近似式来求出，也可以作为与各温度相对应的查找表来求出。
如图8所示，对于改变在电容器Ca中蓄积电荷信号的时间，可以通过控制栅极的导通和截止时间以及电荷电压转换放大器24的开关SW1的导通和截止时间来进行调节。通过X射线控制部12分别控制栅极驱动电路13以及电荷电压转换部14来进行所述各控制。
首先，说明在电容器Ca中将电荷信号蓄积时间Ts期间的情况。在获取暗图像信号时，如图8的(a)所示，当依次选择GL1～GL10而使与各栅极线相连接的检测元件DU内的栅极成为导通状态时，蓄积在电容器Ca中的电荷信号被依次读出到电荷电压转换部14。在电荷电压转换部14中，所读出的电荷信号被输入到与各数据线相连接的电荷电压转换放大器24中。如图8的(b)所示，在电荷电压转换放大器24中，紧接在使各栅极成为导通状态之前使开关SW1暂时成为导通状态从而使电荷电压转换放大器24初始化，之后，将所输入的电荷信号转换为电压信号并放大。当依次选择GL1～GL10并读出二维图像信息结束后，存在使栅极和开关SW1在固定时间内为截止状态的暂停时间。在进行运动图像拍摄时，在该暂停时间内进行下一帧的X射线摄像。即，蓄积时间Ts为从10×10的X射线检测元件DU读出电荷信号的读出时间加上暂停时间所得到的时间。实际上蓄积时间Ts优选为进行X射线摄像时在电容器Ca中蓄积电荷信号的时间。这样，能够获得在电容器Ca中将电荷信号蓄积时间Ts期间所得到的偏置信号FTs。偏置信号FTs的信号成分如下。
FTs＝NTs+MTs…(7)
接着，说明将电荷信号蓄积时间2Ts期间的情况，其中，该时间2Ts期间是刚才在电容器Ca中蓄积电荷信号的时间Ts的2倍。在获取暗图像信号时，通过调节图8所示的暂停时间来在电容器Ca中将电荷信号蓄积时间Ts的2倍的2Ts期间。并且，使栅极依次成为导通状态来将蓄积在电容器Ca中的电荷信号读出到电荷电压转换部14。这样，能够获得在电容器Ca中将电荷信号蓄积时间2Ts期间所获得的偏置信号F2Ts。电荷电压转换放大器24的放大器发挥作用的时间与获取偏置信号FTs的时间相同，因此在所获取到的偏置信号中产生的放大器噪声信号也成为相同值。另外，暗电流噪声Nt与由流经X射线转换层19的暗电流产生的电荷信号在电容器Ca中进行蓄积的时间成比例，因此，偏置信号F2Ts的信号成分如下。
F2Ts＝N2Ts+MTs
    ＝2×NTs+MTs…(8)
当通过式(7)和式(8)从在电容器Ca中将电荷信号蓄积时间2Ts期间所得到的偏置信号F2Ts减去将在电容器Ca中的电荷信号的蓄积时间变为时间Ts的一半时所得到的偏置信号FTs时，能够准确地求出暗电流变化噪声NTs。
F2Ts-FTs＝(2×NTs+MTs)-(NTs+MTs)
        ＝NTs    …(9)
如以上那样，能够根据改变在电容器Ca中蓄积电荷信号的时间而得到的偏置信号来高精度地求出该温度条件下的暗电流噪声Nt，从而能够通过一边改变X射线转换层19的温度一边获取暗电流噪声Nt来高精度地求出暗电流噪声Nt的温度特性。例如，能够通过求出两个常数α、β来获取暗电流噪声Nt的近似式。能够求出温度和偏置信号的测量次数越增加，精度越高的近似式。另外，也可以创建温度与暗电流噪声Nt的关系的查找表来代替近似式。这样，能够创建每个检测元件DU的温度与暗电流噪声Nt的近似式或查找表。
接着，说明根据检测电压信号求出X射线透视图像信号的图像处理部5的各结构部。
从A/D转换器4输出的数字的电压信号被暂时存储到图像存储器部25中。
偏置信号去除部26中存储有周期性地拍摄暗图像时所获取的偏置信号。每当拍摄暗图像时更新所存储的偏置信号。偏置信号去除部26从检测电压信号去除偏置信号，将所去除的值发送到噪声变化量去除部29，其中，上述检测电压信号是从图像存储器部25发送来的。
暗电流噪声计算部27中具备作为暗电流噪声Nt的温度特性的温度转换近似式或查找表，根据从温度传感器11发送来的温度信息算出暗电流噪声Nt。可以是使用温度转换近似式或查找表的结构，也可以进行区分使得在静止图像拍摄时使用温度转换近似式来高精度地进行温度校正，在运动图像拍摄时使用查找表来高速地进行温度校正。分别算出周期性地拍摄暗图像时的温度TO条件下的暗电流噪声NO和进行X射线摄像时的温度T2条件下的暗电流噪声N2，并发送到噪声变化量计算部28。
如图9所示，在噪声变化量计算部28中将周期性地拍摄暗图像时的温度TO条件下的暗电流噪声成分NO作为零点，算出与进行X射线摄像时的温度T2条件下的暗电流噪声Nt之差即温度变化噪声ΔN2。所算出的温度变化噪声ΔN2被发送到噪声变化量去除部29。
在噪声变化量去除部29中，将基于被去除了偏置信号FO的检测电压信号而算出的温度变化噪声ΔN2去除，由此能够获取每个X射线检测元件DU的X射线透视图像信号。
在图像生成部30中，根据X射线透视图像信号来生成X射线透视图像。另外，不限于透视图像，也能够在CT摄像时重建断层图像。所形成的X射线透视图像被传送到主控制部6而在显示部9中进行显示，或者被存储到存储部10中。
<X射线摄像>
接着，使用图1～图4来说明利用本实施例的X射线摄像装置执行X射线摄像时的动作。
首先，操作者能够通过输入部8来设定获取偏置信号的周期，例如，设定为以10分钟的间隔来获取偏置信号。根据该设定，主控制部6对X射线管控制部7和FPD 3的X射线检测控制部12进行指示，使得每10分钟获取偏置信号。接着，当通过输入部8指示开始X射线摄像时，主控制部6控制X射线管控制部7和X射线检测控制部12。X射线管控制部7根据来自主控制部6的控制产生管电压、管电流并控制X射线管1，从而从X射线管1对被检体M照射X射线。并且，透过被检体M的X射线通过FPD 3的X射线检测元件DU转换为与透过被检体M的X射线量相应的电荷信号，并蓄积到电容器Ca中。
接着，X射线检测控制部12对栅极驱动电路13输出栅极动作信号。栅极驱动电路13根据该栅极动作信号依次选择栅极线。在本实施例中，设为按照栅极线G1、G2、G3、…、G9、G10的顺序逐个进行选择的情况并进行说明。栅极驱动电路13选择栅极线G1，指定与栅极线G1相连接的各检测元件DU。所指定的各检测元件DU的TFT 23的栅极通过发送栅极信号而被施加电压，从而成为导通状态。由此，与所指定的各TFT 23相连接的电容器Ca中蓄积的载体经由TFT 23被读出到数据线DL1～DL10。接着，栅极驱动电路13选择栅极线G2，按照同样的步骤指定与栅极线G2相连接的各检测元件DU，该指定出的各检测元件DU的电容器Ca中蓄积的电荷信号被读出到数据线DL1～DL10。剩余的栅极线G3～G10也以同样的顺序进行选择，由此二维状地读出电荷信号。
这样，栅极驱动电路13通过依次选择栅极线GL1～GL10来指定与各栅极线相连接的检测元件DU，该指定的各检测元件DU的电容器Ca中蓄积的电荷信号被读出到数据线DL1～DL10。
被读出到各数据线的电荷信号在电荷电压转换部14内的TFT 23电荷电压转换放大器24中被转换为电压信号并被放大。并且，在采样保持器部15中，对由电荷电压转换部14转换得到的电压信号进行采样并且暂时保持。之后，将在采样保持器部15中保持的电压信号转换为时间分割信号而从多路复用器16依次输出。所输出的电压信号通过A/D转换器4由模拟值转换为数字值。被转换为数字值的电压信号被发送到图像处理部5。
被发送到图像处理部5的电压信号(检测电压信号)被存储到图像存储器部25。接着，由图像存储器部25向偏置信号去除部26发送检测电压信号。在偏置信号去除部26中，保存周期性地例如以10分钟的间隔得到的偏置信号，将该偏置信号从检测电压信号中去除。然而，在被去除了偏置信号的检测电压信号中，偏置信号获取时和进行X射线摄像时的FPD 3与X射线检测层19的温度不同，因此，没有完全去除基于该温度变化的噪声。
接着，当获取偏置信号时，由温度传感器11向暗电流噪声计算部27发送获取偏置信号时的温度TO，因此暗电流噪声计算部27根据暗电流噪声Nt的温度特性来算出获取偏置信号时的暗电流噪声NO，向噪声变化量计算部28传送暗电流噪声NO。另外，在进行X射线摄像时，由温度传感器11向暗电流噪声计算部27发送进行X射线摄像时的温度T2，因此暗电流噪声计算部27根据暗电流噪声Nt的温度特性来算出暗电流噪声N2，向噪声变化量计算部28传送暗电流噪声N2。
在噪声变化量计算部28中，通过从进行X射线摄像时的暗电流噪声N2中减去获取偏置信号时的暗电流噪声NO来算出温度变化噪声ΔN2。将算出的该温度变化噪声ΔN2发送到噪声变化量去除部29。
在噪声变化量去除部29中，还从被去除了偏置信号FO的检测电压信号中去除温度变化噪声ΔN2。能够伴随温度的变化来去除暗电流噪声，该暗电流噪声相对于FPD 3和X射线转换层19的温度变化而敏感地变化。去除了偏置信号FO和温度变化噪声ΔN2的检测电压信号被发送到图像生成部30来生成X射线透视图像或CT图像等。所形成的X射线透视图像或CT图像等经由主控制部6被显示在显示部9中，或者被存储到存储部10中。
如上所述，根据本实施方式，当周期性地例如以10分钟的间隔获取偏置信号时和实施X射线摄像时，即使X射线转换层19的温度发生变化也能够与该温度变化相应地高精度地去除暗电流噪声。即，根据暗电流噪声Nt的温度特性算出对温度变化敏感的暗电流噪声Nt的从获取偏置信号时起的变化量即温度变化噪声ΔNt，由此能够高精度地去除噪声信号。根据改变在电容器Ca中蓄积电荷信号的时间所得到的偏置信号而高精度地求出由于流经X射线转换层的暗电流而产生的暗电流噪声Nt，测量不同温度条件下的暗电流噪声Nt，从而预先求出暗电流噪声Nt的温度特性，由此能够实现高精度地去除噪声信号。
另外，只需计算相对于获取暗图像信号FO时的暗电流噪声NO的变化量即温度变化噪声ΔNt并将其去除即可，因此不需要频繁地获取暗图像信号FO，即使在连续地照射光或者放射线时也能够高精度地对暗电流噪声Nt进行温度校正。这样，只要周期性地获取偏置信号FO即可，因此例如即使在运动图像拍摄时等连续地拍摄的情况下也能够恰当地处理检测电压信号中所包含的噪声信号的温度校正，从而能够进行高画质的摄像。
本发明不限于上述实施方式，能够进行如下的变形来实施。
(1)在上述实施例中，周期性地获取偏置信号FO，但也可以构成为：将相对于获取偏置信号时的温度TO而设定的阈值与由温度传感器11实时地测量出的温度进行比较，在温度判断部31判断为所测量出的温度变得比阈值高或者低的情况下，再次获取偏置信号FO。也就是说，在温度T发生变化，使得使偏置信号FO内所包含的放大器噪声MO与由温度传感器11测量出的温度T条件下的放大器噪声Mt不能作为相同值而近似的情况下，温度判断部31对主控制部6发送再次获取偏置信号的命令。由此，主控制部6对X射线管控制部7发送使X射线管1停止照射的指示，并且对X射线检测控制部12发出获取偏置信号的指示。这样，取代周期性地获取偏置信号FO而不断地监视X射线检测层19的温度变化，在获取偏置信号FO时的温度与当前的温度之间的变化量超过允许范围的情况下，再次获取偏置信号FO，因此能够根据使温度变化的允许范围成为何种程度来实现图像质量的差异化。
(2)在上述实施例中，在从检测电压信号中去除偏置信号FO之后去除温度变化噪声ΔN2，但并不限于此，可以先从检测电压信号中去除温度变化噪声ΔN2，之后再去除偏置信号FO，也可以从检测电压信号中同时去除偏置信号FO和温度变化噪声ΔN2。
(3)在上述实施例中，在暗电流噪声计算部27中使用了每个X射线检测元件DU的暗电流噪声的温度特性，但也可以是按照聚集有X射线检测元件DU的每个区域来预先求出暗电流噪声的温度特性，使用该每个区域的温度特性来算出各X射线检测元件DU的温度变化噪声。由此，能够更加高速地对检测电压信号进行温度校正。
(4)在上述实施例中，X射线检测元件DU是对X射线起感应的X射线感应型半导体，但如果采用光感应型半导体，则能够制作能够以相同结构高精度地去除转换层的温度变化噪声的光摄像装置。

Claims (8)

1.一种光或放射线摄像装置，其特征在于，具备：
转换层，其将光或放射线转换为电荷信号；
电容器，其按照将上述转换层以二维矩阵状分割而成的每个检测元件来蓄积上述电荷信号；
读出单元，其读出蓄积在上述电容器中的电荷信号；
电荷电压转换单元，其将从上述读出单元读出的电荷信号转换为电压信号；
温度测量单元，其测量上述转换层的温度；以及
暗电流噪声计算部，其根据预先在暗图像时改变在上述电容器中蓄积上述电荷信号的时间而求得的暗电流噪声温度特性和由上述温度测量单元测量出的温度，来算出由于流经上述转换层的暗电流产生的暗电流噪声。
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，还具备：
暗图像信号去除部，其从自上述转换层读出的电压信号中去除暗图像信号；
噪声变化量计算部，其计算由上述暗电流噪声计算部算出的在获取暗图像信号时的温度条件下的暗电流噪声与由上述暗电流噪声计算部算出的在摄像时的温度条件下的暗电流噪声之间的变化量；
噪声变化量去除部，其从自上述转换层读出的电压信号中去除由上述噪声变化量计算部算出的暗电流噪声变化量。
3.根据权利要求2所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
周期性地获取上述暗图像信号。
4.根据权利要求2所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
还具备温度判断部，该温度判断部判断由上述温度测量单元测量出的温度是否超出了预先确定的温度范围，
在上述温度判断部判断为由上述温度测量单元测量出的温度超出了预先确定的温度范围的情况下，获取上述暗图像信号。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
将上述暗电流噪声温度特性作为近似式存储到上述温度变化噪声计算部中。
6.根据权利要求1至4中的任一项所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
将上述暗电流噪声温度特性作为查找表存储到上述温度变化噪声计算部中。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
上述光或放射线的转换层是多晶化合物半导体。
8.根据权利要求7所述的光或放射线摄像装置，其特征在于，
上述光或放射线的转换层以CdTe或CdZnTe为主要原料。
CN200980158928.XA 2009-04-24 2009-04-24 光或放射线摄像装置 Expired - Fee Related CN102413763B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/001895 WO2010122609A1 (ja) 2009-04-24 2009-04-24 光または放射線撮像装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102413763A true CN102413763A (zh) 2012-04-11
CN102413763B CN102413763B (zh) 2014-03-12

Family

ID=43010747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980158928.XA Expired - Fee Related CN102413763B (zh) 2009-04-24 2009-04-24 光或放射线摄像装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8760544B2 (zh)
JP (1) JP5234175B2 (zh)
KR (1) KR101332503B1 (zh)
CN (1) CN102413763B (zh)
WO (1) WO2010122609A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018076220A1 (en) * 2016-10-27 2018-05-03 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Dark noise compensation in a radiation detector
CN110261884A (zh) * 2018-03-12 2019-09-20 佳能电子管器件株式会社 放射线检测器

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012083307A (ja) * 2010-10-14 2012-04-26 Fujifilm Corp 放射線検出装置、放射線画像撮影システム、放射線検出プログラム、及び放射線検出方法
JP6021323B2 (ja) * 2011-12-13 2016-11-09 キヤノン株式会社 Ｘ線撮影装置
JP6437201B2 (ja) 2013-01-29 2018-12-12 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 医用画像処理装置およびｘ線ｃｔ装置
EP3586504A1 (en) * 2017-02-22 2020-01-01 Flir Systems, Inc. Low cost and high performance bolometer circuitry and methods
KR102015792B1 (ko) * 2018-12-26 2019-08-29 주식회사 메디코어스 정량화 엑스선 시스템의 온도에 따른 오차 보정 방법
JP7346894B2 (ja) * 2019-04-23 2023-09-20 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光半導体素子及び光半導体装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07236093A (ja) * 1994-02-21 1995-09-05 Toshiba Medical Eng Co Ltd 撮像装置
JPH07239093A (ja) * 1994-02-24 1995-09-12 Hitachi Metals Ltd ユニット部材の吊り下げ構造
JP3377323B2 (ja) * 1995-02-09 2003-02-17 株式会社モリタ製作所 医療用ｘ線撮影装置
JP3792433B2 (ja) * 1999-04-19 2006-07-05 シャープ株式会社 光又は放射線検出素子ならびに二次元画像検出器の製造方法
US6927795B1 (en) * 2000-06-09 2005-08-09 Hewlett-Packard Development Company, Lp Dark signal closed loop thermal control for digital imaging systems
US20020085667A1 (en) 2000-12-28 2002-07-04 Christopher Miller Method and apparatus for automatic offset correction in digital flouroscopic X-ray imaging systems
US7005646B1 (en) * 2002-07-24 2006-02-28 Canberra Industries, Inc. Stabilized scintillation detector for radiation spectroscopy and method
US7443431B2 (en) * 2002-09-13 2008-10-28 Eastman Kodak Company Fixed pattern noise removal in CMOS imagers across various operational conditions
DE102004003881B4 (de) 2004-01-26 2013-06-06 Siemens Aktiengesellschaft Bildaufnahmevorrichtung
JP4264381B2 (ja) 2004-04-30 2009-05-13 株式会社モリタ製作所 固体撮像素子の２次元画像処理方法及び医療用デジタルｘ線撮影装置
CN101142815A (zh) * 2005-03-15 2008-03-12 欧姆龙株式会社 摄像装置、信号处理装置和信号处理方法
JP4539426B2 (ja) 2005-05-02 2010-09-08 株式会社島津製作所 放射線撮像装置およびこれに用いるオフセット補正方法
WO2007026419A1 (ja) * 2005-08-31 2007-03-08 Shimadzu Corporation 放射線撮像装置および放射線検出信号処理方法
JP4847202B2 (ja) * 2006-04-27 2011-12-28 キヤノン株式会社 撮像装置及び放射線撮像システム
JP2007300368A (ja) * 2006-04-28 2007-11-15 Fujifilm Corp 固体撮像装置
US20070273775A1 (en) * 2006-05-24 2007-11-29 Jutao Jiang Image sensor with built-in thermometer for global black level calibration and temperature-dependent color correction
JP5105940B2 (ja) * 2007-04-06 2012-12-26 キヤノン株式会社 撮像装置、撮像システム、その制御方法及びプログラム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018076220A1 (en) * 2016-10-27 2018-05-03 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Dark noise compensation in a radiation detector
US10416324B2 (en) 2016-10-27 2019-09-17 Shenzhen Xpectvision Technology Co., Ltd. Dark noise compensation in a radiation detector
CN110261884A (zh) * 2018-03-12 2019-09-20 佳能电子管器件株式会社 放射线检测器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010122609A1 (ja) 2010-10-28
US8760544B2 (en) 2014-06-24
CN102413763B (zh) 2014-03-12
KR101332503B1 (ko) 2013-11-26
JP5234175B2 (ja) 2013-07-10
JPWO2010122609A1 (ja) 2012-10-22
KR20120011329A (ko) 2012-02-07
US20120033110A1 (en) 2012-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102413763B (zh) 光或放射线摄像装置
JP7045834B2 (ja) 放射線撮像システム
CN105306840B (zh) 放射线成像装置和放射线成像系统
JP6385179B2 (ja) 放射線撮像装置及びその駆動方法
US20160270755A1 (en) Radiation imaging apparatus and radiation imaging system
US8178846B2 (en) Light or radiation image pickup apparatus
US8446495B2 (en) Image pickup apparatus and image pickup system
US7364355B2 (en) Method and apparatus for obtaining a temperature measurement using an InGaAs detector
CN102481130A (zh) 成像系统、其图像处理方法及其程序
CN101753858B (zh) 图像拾取设备和图像拾取系统
CN101796824A (zh) 固体摄像装置
KR101306512B1 (ko) 이차원 어레이 ｘ선 검출기의 검사 방법
CN102640017B (zh) 成像装置、成像系统和控制该装置的方法
US20170219725A1 (en) Temperature compensation for thin film transistors in digital x-ray detectors
KR102276181B1 (ko) 수광 디바이스 및 수광 디바이스의 신호 판독 방법
JP2012090032A (ja) ラインアーチファクト検出器及びその検出方法
CN101744624B (zh) 图像拾取设备、图像拾取系统和图像拾取方法
CN100498496C (zh) 测光测距用固体摄像装置以及使用了该装置的摄像装置
WO2011018816A1 (ja) 光または放射線撮像装置
WO2010125609A1 (ja) 光または放射線撮像装置
US20100061589A1 (en) Method for determining the temperature of a digital x-ray detector, method for generating a temperature-corrected x-ray image and digital x-ray detector
JP2005168961A (ja) 放射線画像撮影装置
RU87854U1 (ru) Устройство формирования изображения
RU2407213C1 (ru) Устройство формирования изображения
JP2017130761A (ja) 放射線撮像装置及び放射線撮像システム

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140312

Termination date: 20170424