JP2000235075A - Charge reading-out method and device for radiation solid detector, and radiation solid detector - Google Patents
Charge reading-out method and device for radiation solid detector, and radiation solid detectorInfo
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- JP2000235075A JP2000235075A JP11036790A JP3679099A JP2000235075A JP 2000235075 A JP2000235075 A JP 2000235075A JP 11036790 A JP11036790 A JP 11036790A JP 3679099 A JP3679099 A JP 3679099A JP 2000235075 A JP2000235075 A JP 2000235075A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、固体検出素子に蓄
積された放射線情報を担持する電荷を読み出して放射線
情報を表す電気信号を取得する放射線固体検出器の電荷
読出方法および装置並びにそれに使用する放射線固体検
出器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for reading out electric charges of a solid-state radiation detector for reading out electric charges carrying radiation information stored in a solid-state detecting element to obtain an electric signal representing the radiation information, and to use the method. The present invention relates to a solid-state radiation detector.
【0002】[0002]
【従来の技術】今日、医療診断等を目的とする放射線撮
影において、放射線を検出して得た電荷を固体検出素子
の蓄電部に一旦蓄積し、該蓄積した電荷を放射線情報を
表す電気信号に変換して出力する放射線固体検出器を使
用する放射線画像記録読取装置が各種提案、実用化され
ている。この装置において使用される放射線固体検出器
としては、種々のタイプのものが提案されているが、放
射線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面から、光変
換方式の放射線固体検出器と直接変換方式の放射線固体
検出器の2つの方式に分けられ、また蓄積された電荷を
外部に読み出す電荷読出プロセスの面から、TFT(薄
膜トランジスタ)読出方式と光読出方式の2つの方式に
分けられる。2. Description of the Related Art Today, in radiography for medical diagnosis and the like, electric charges obtained by detecting radiation are temporarily stored in a power storage unit of a solid-state detection element, and the stored electric charges are converted into electric signals representing radiation information. Various radiation image recording / reading apparatuses using a solid-state radiation detector that converts and outputs a radiation have been proposed and put into practical use. Various types of solid-state radiation detectors used in this device have been proposed, but from the viewpoint of the charge generation process of converting radiation into electric charge, the solid-state radiation detector and the direct conversion type solid-state radiation detector are used. The solid-state radiation detectors are divided into two types, and from the viewpoint of a charge readout process of reading out accumulated charges to the outside, they are classified into two types, a TFT (thin film transistor) readout type and an optical readout type.
【0003】ここで、光変換方式の放射線固体検出器と
は、絶縁基板上に多数の光電変換素子を形成した固体検
出部(画像読取部)と、この固体検出部上に形成された
蛍光体とから成るものであり、放射線が照射されること
により蛍光体から発せられた蛍光を光電変換素子で検出
して得た信号電荷を光電変換素子の蓄電部に一旦蓄積
し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力するものである
(例えば特開昭59-211263 号、特開平2-164067号、PC
T国際公開番号WO92/06501号、SPIE Vol.1443Medical
Imaging V;Image Physics(1991) ,p.108-119 等)。Here, a radiation solid-state detector of the light conversion type is a solid-state detection unit (image reading unit) having a large number of photoelectric conversion elements formed on an insulating substrate, and a phosphor formed on the solid-state detection unit. The signal charge obtained by detecting the fluorescence emitted from the phosphor by the irradiation of the radiation with the photoelectric conversion element is temporarily stored in the power storage unit of the photoelectric conversion element, and the stored charge is converted into an electric signal. (For example, JP-A-59-211263, JP-A-2-64067, PC
T International Publication No. WO92 / 06501, SPIE Vol.1443Medical
Imaging V; Image Physics (1991), pp. 108-119).
【0004】また直接変換方式の放射線固体検出器と
は、絶縁基板上に形成された多数の電荷収集電極と、こ
の電荷収集電極上に形成された放射線が照射されると放
射線情報を担持する電荷を発生する放射線導電体とを積
層して成る固体検出部を有するものであり、放射線が照
射されることにより放射線導電体内で発生した信号電荷
を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷
を電気信号に変換して出力するものである(MATERIAL P
ARAMETERS IN THICK HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON
RADIATION DETECTORS,Lawrence Berkeley Laboratory.U
niversity of California,Berkeley.CA 94720 Xerox Pa
rc.Palo Alto.CA 94304、Metal/AmorphousSilicon Mult
ilayer Radiation Detectors,IEE TRANSACTIONS ON NUC
LEAR SCIENCE.VOL.36.NO.2.APRIL 1989、特開平1-21629
0号等)。この方式における固体検出素子は、電荷収集
電極と放射線導電体を主要部とするものである。A direct conversion type solid-state radiation detector is composed of a large number of charge collecting electrodes formed on an insulating substrate, and a charge carrying radiation information when the radiation formed on the charge collecting electrodes is irradiated. It has a solid-state detection unit formed by laminating a radiation conductor that generates a signal, the signal charges generated in the radiation conductor by being irradiated with radiation are collected by the charge collection electrode and temporarily stored in the power storage unit, It converts stored charges into electrical signals and outputs them (MATERIAL P
ARAMETERS IN THICK HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON
RADIATION DETECTORS, Lawrence Berkeley Laboratory.U
niversity of California, Berkeley.CA 94720 Xerox Pa
rc.Palo Alto.CA 94304, Metal / AmorphousSilicon Mult
ilayer Radiation Detectors, IEE TRANSACTIONS ON NUC
LEAR SCIENCE.VOL.36.NO.2.APRIL 1989, Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-26292
No. 0). The solid-state detection element in this method has a charge collection electrode and a radiation conductor as main components.
【0005】TFT読出方式とは、固体検出素子の蓄電
部に蓄積された信号電荷を、該蓄電部と接続されたTF
Tを走査駆動して読み出す方式であり、光読出方式と
は、固体検出素子に読取光(読取用の電磁波)を照射し
て読み出す方式である。[0005] The TFT readout method refers to a method in which a signal charge stored in a power storage unit of a solid state detection element is converted to a TF connected to the power storage unit.
This is a method of scanning and reading T, and the optical reading method is a method of irradiating a solid state detection element with reading light (electromagnetic wave for reading) to read out.
【0006】また本願出願人は、特願平10-232824号 や
同10−271374号において改良型直接変換方式の放射線固
体検出器を提案している。改良型直接変換方式の放射線
固体検出器とは、直接変換方式と光読出方式を組み合わ
せたものであり、記録用の放射線に対して透過性を有す
る第1の導電体層、該第1の導電体層を透過した記録用
の放射線の照射を受けることにより光導電性(正確には
放射線導電性)を呈する記録用光導電層、第1の導電体
層に帯電される電荷と同極性の電荷に対しては略絶縁体
として作用し、かつ、該電荷と逆極性の電荷に対しては
略導電体として作用する電荷輸送層、読取用の電磁波の
照射を受けることにより光導電性(正確には電磁波導電
性)を呈する読取用光導電層、読取用の電磁波に対して
透過性を有する第2の導電体層を、この順に積層して成
るものであり、記録用光導電層と電荷輸送層との界面
(蓄電部)に、画像情報を担持する信号電荷(潜像電
荷)を蓄積するものである。第1の導電体層および第2
の導電体層は電極として機能するものである。また、こ
の方式における固体検出素子は、記録用光導電層、電荷
輸送層および読取用光導電層を主要部とするものであ
る。The applicant of the present application has proposed an improved direct conversion type solid-state radiation detector in Japanese Patent Application Nos. 10-232824 and 10-271374. The improved direct conversion type solid-state radiation detector is a combination of the direct conversion type and the optical readout type, and includes a first conductive layer having transparency to recording radiation, the first conductive layer, A recording photoconductive layer that exhibits photoconductivity (accurately, radiation conductivity) when irradiated with recording radiation that has passed through the body layer, and a charge having the same polarity as the charge charged on the first conductor layer. A charge transporting layer that acts as a substantially insulator and acts as a substantially conductor with respect to the charge of the opposite polarity to the charge. Is formed by laminating a reading photoconductive layer exhibiting electromagnetic wave conductivity) and a second conductor layer having transparency to reading electromagnetic wave in this order, and the recording photoconductive layer and the charge transport At the interface with the layer (power storage unit), a signal charge carrying image information ( It is intended for storing an image charge). A first conductor layer and a second conductor layer;
The conductive layer functions as an electrode. In addition, the solid-state detection element in this system has a recording photoconductive layer, a charge transport layer, and a read photoconductive layer as main components.
【0007】なお、この改良型直接変換方式の放射線固
体検出器において信号電荷を読み出す方式としては、例
えば第2の導電体層(以下読取電極という)を平板状の
ものとし、この読取電極側にレーザ等のスポット状の読
取光(読取用の電磁波の一態様)を走査して信号電荷を
検出する方式と、読取電極をクシ歯状のストライプ状電
極とし、ストライプ状電極の長手方向と略直角な方向に
延びたライン光源を該ストライプ状電極の長手方向に走
査して信号電荷を検出する方式がある。In the improved direct conversion type solid-state radiation detector, a signal charge is read out, for example, by forming a second conductive layer (hereinafter referred to as a reading electrode) in a plate shape, and placing the second conductive layer on the reading electrode side. A method of detecting signal charges by scanning a spot-like reading light (an electromagnetic wave for reading) such as a laser, and a method in which a reading electrode is a comb-like stripe-like electrode and is substantially perpendicular to the longitudinal direction of the stripe-like electrode. There is a method of detecting signal charges by scanning a line light source extending in a desired direction in the longitudinal direction of the stripe-shaped electrode.
【0008】そして、何れの読出方式を採るものであっ
ても、該放射線固体検出器は、夫々が画素に対応する複
数個の固体検出素子が実質的に行列状に配列された2次
元の放射線固体検出器となっている。ここで「実質的」
とは、検出器自体としては個別の固体検出素子を行列状
に配列して成るものとは言えないが、潜像電荷を読み出
して得た画像信号を処理する過程においては、例えばサ
ンプリング点の信号を所定画素の信号と考えることがで
きるので、このように称しているものである。なお、読
取電極をストライプ状電極としたものは、その並び方向
については、ストライプ状電極そのものが画素に対応す
る。[0008] Regardless of the readout method, the solid-state radiation detector is a two-dimensional radiation detector in which a plurality of solid-state detection elements each corresponding to a pixel are arranged substantially in a matrix. It is a solid state detector. Where "substantial"
Although the detector itself cannot be said to consist of individual solid-state detection elements arranged in a matrix, in the process of processing an image signal obtained by reading out latent image charges, for example, a signal at a sampling point is used. Can be considered as a signal of a predetermined pixel, and is thus referred to. When the reading electrode is a stripe electrode, the stripe electrode itself corresponds to a pixel in the arrangement direction.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た何れの方式の放射線固体検出器も、蓄積し得る或いは
読み出し得る最大電荷量(飽和電荷量)に限界があるた
めダイナミックレンジが狭く、読み出された画像信号を
デジタル化する際のA/D変換レンジを狭く設定せざる
を得ない。However, the solid-state radiation detectors of any of the above-mentioned methods have a limited dynamic range because the maximum charge amount (saturated charge amount) that can be accumulated or read out is limited, and the readout is not possible. A / D conversion range when digitizing the image signal is forced to be narrow.
【0010】また、蓄電部に蓄積されている信号電荷を
外部に読み出して電気信号に変換出力するに際しては、
信号電荷の読出時間を一定にしているため、検出器に入
射する放射線の線量の範囲に応じて電気信号の範囲が異
なる。例えば、同一被写体に対して比較的高線量の放射
線を照射した高線量撮影時と低線量の放射線を照射した
低線量撮影時とを比べると、高線量撮影時には信号範囲
が広くなり、A/D変換器の最大入力範囲を越えること
が生じ得る一方、低線量撮影時には信号範囲が狭くな
り、A/D変換の精度一杯に使うことができなくなるた
め、ビット分解能が低下し量子化ノイズが目立つように
なり、また検出器或いは記録読取装置の固定ノイズに弱
く、S/Nが低下するという問題が生じる。In reading out signal charges stored in the power storage unit to the outside and converting them into electric signals,
Since the reading time of the signal charge is fixed, the range of the electric signal varies depending on the range of the dose of the radiation incident on the detector. For example, when comparing a high-dose imaging in which the same subject is irradiated with a relatively high-dose radiation and a low-dose imaging in which a low-dose radiation is irradiated, the signal range becomes large in the high-dose imaging and the A / D While the maximum input range of the converter may be exceeded, the signal range becomes narrow at the time of low-dose imaging, and the A / D conversion cannot be used to the fullest. Therefore, the bit resolution is reduced and quantization noise is noticeable. In addition, there is a problem that the detector is susceptible to the fixed noise of the detector or the recording / reading device and the S / N is reduced.
【0011】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、固体検出素子に入射した放射線の線量等に拘わら
ず、出力される電気信号の最大値を所望の値にすること
ができる放射線固体検出器の電荷読出方法および装置並
びにそれに使用する放射線固体検出器を提供することを
目的とするものである。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of setting the maximum value of an output electric signal to a desired value irrespective of the dose of radiation incident on the solid-state detection element. It is an object of the present invention to provide a charge reading method and device for a detector and a solid-state radiation detector used for the same.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明による放射線固体
検出器の電荷読出方法は、固体検出素子に蓄積された放
射線情報を担持する電荷を読み出して放射線情報を表す
電気信号を取得する電荷読出方法であって、固体検出素
子の夫々に蓄積された電荷の読出時間を放射線固体検出
器に入射した放射線の線量に応じて制御することを特徴
とするものである。According to the present invention, there is provided a charge reading method for a solid-state radiation detector, which reads a charge carrying radiation information stored in a solid-state detection element to obtain an electric signal representing the radiation information. Wherein the readout time of the electric charge accumulated in each of the solid-state detection elements is controlled in accordance with the dose of radiation incident on the radiation solid-state detector.
【0013】ここで「線量に応じて制御する」とは、読
出時間を一定とした場合に較べて、高線量撮影時にA/
D変換器の最大入力範囲を越えることなく、また、低線
量撮影時にはより広いA/D変換レンジを使用できるレ
ベルの電気信号が出力されるように読出時間を変更する
ことを意味する。[0013] Here, "control according to the dose" means that the A / D at the time of high-dose imaging is smaller than when the readout time is fixed.
This means that the readout time is changed so as not to exceed the maximum input range of the D converter, and to output an electric signal at a level that can use a wider A / D conversion range during low-dose imaging.
【0014】「入射した放射線の線量」とは、入射した
放射線の線量そのものに限らず、前記適正範囲の電気信
号が出力されるように読出時間を変更することができる
限り、該線量と対応関係にあるものも含む。例えば、前
記検出器近傍(検出器の横や検出面の裏等)の照射放射
線量、放射線源から発せられる発生放射線量、放射線を
受けて蛍光体から発せられた蛍光の発光量等を使用して
もよい。The "dose of the incident radiation" is not limited to the dose of the incident radiation itself, and is not limited to the dose of the incident radiation as long as the reading time can be changed so that the electric signal in the appropriate range is output. Including those in For example, the radiation dose in the vicinity of the detector (beside the detector or the back of the detection surface, etc.), the radiation dose generated from the radiation source, the luminescence amount of the fluorescent light emitted from the phosphor upon receiving the radiation, and the like are used. You may.
【0015】また制御に使用する線量としては、検出器
全体で得られる放射線情報の所望範囲に対応する、つま
り前記電気信号の所望範囲の最大値に対応する最大線量
を使用するのが好ましい。検出器を構成する全ての検出
素子の線量を把握して最大線量を求めてもよいし、例え
ば放射線情報のパターンが予め判っている場合であれ
ば、最大線量となるであろう特定の検出素子の線量のみ
を使用するようにしてもよい。最大線量に限らず、平均
値、最大値と最小値の中間値,メジアン値など種々のも
のを使用することもできる。As the dose used for the control, it is preferable to use a maximum dose corresponding to a desired range of radiation information obtained by the entire detector, that is, a maximum value corresponding to a maximum value of the desired range of the electric signal. The maximum dose may be obtained by grasping the doses of all the detection elements constituting the detector, or a specific detection element that will be the maximum dose if the pattern of the radiation information is known in advance, for example. May be used only. Not limited to the maximum dose, various values such as an average value, an intermediate value between the maximum value and the minimum value, and a median value can also be used.
【0016】本発明による電荷読出方法にあっては、線
量に拘わらず、電気信号の最大値が一定となるように前
記制御を行うことが望ましい。In the charge readout method according to the present invention, it is desirable to perform the above control so that the maximum value of the electric signal is constant regardless of the dose.
【0017】「電気信号の最大値が一定」とは、読出時
間を一定とした場合に較べて、より広いA/D変換レン
ジを使用できるように電気信号の最大値を一定にするも
のであればよい。最大値をA/D変換器の最大入力範囲
と同じにするのが最も望ましい。"The maximum value of the electric signal is constant" means that the maximum value of the electric signal is made constant so that a wider A / D conversion range can be used as compared with the case where the reading time is made constant. I just need. Most preferably, the maximum value is the same as the maximum input range of the A / D converter.
【0018】また、本発明による電荷読出方法にあって
は、電気信号を取得するための固体検出素子とは別個に
設けた線量検出手段によって線量を検出して前記制御を
行うのが望ましい。In the charge readout method according to the present invention, it is preferable that the control is performed by detecting a dose by a dose detecting means provided separately from a solid-state detecting element for obtaining an electric signal.
【0019】この線量検出手段としては、前記固体検出
素子とは別個のものであって、固体検出素子に入射した
放射線の線量或いは該線量と対応関係にあるものを検出
することができるものである限りどのようなものを使用
してもよく、例えば、前記固体検出素子近傍の照射放射
線量や放射線源から発せられる発生放射線量を検出する
フォトタイマ、或いは蛍光の発光量を検出するフォトダ
イオード等を使用することができる。The dose detecting means is separate from the solid-state detecting element, and can detect a dose of radiation incident on the solid-state detecting element or a dose corresponding to the dose. Any type may be used as long as it includes, for example, a phototimer for detecting an irradiation radiation dose near the solid-state detection element or a generated radiation dose emitted from a radiation source, or a photodiode for detecting a fluorescence emission amount. Can be used.
【0020】また、本発明による電荷読出方法にあって
は、電気信号を取得するための読出しに先立って、固体
検出素子に蓄積されている電荷の一部を電気信号を取得
するための読出時間よりも短い時間で読み出し、この読
み出した電荷の電荷量に応じて前記制御を行うのが望ま
しい。Further, in the charge reading method according to the present invention, prior to reading for obtaining an electric signal, a part of the electric charge accumulated in the solid state detecting element is read for obtaining the electric signal. It is desirable to read the data in a shorter time, and to perform the control according to the amount of the read charges.
【0021】また、本発明による電荷読出方法にあっ
て、放射線固体検出器が読取光を照射することによって
電荷読出しをする光読出方式の検出器である場合におい
ては、電気信号を取得するための読出しに先立って、電
気信号を取得するための読取光の光量よりも低量の先読
光を前記放射線固体検出器に照射して、前記固体検出素
子に蓄積されている電荷の一部を読み出し、該読み出し
た電荷の電荷量に応じて前記制御を行うことが望まし
い。In the charge readout method according to the present invention, when the solid-state radiation detector is an optical readout type detector that performs charge readout by irradiating readout light, it is necessary to obtain an electric signal. Prior to reading, the radiation solid state detector is irradiated with a smaller amount of preread light than the amount of read light for acquiring an electric signal, and a part of the electric charge stored in the solid state detection element is read out. It is desirable that the control be performed according to the amount of the read charges.
【0022】「読取光」は、検出器を構成する固体検出
素子に照射することによって、固体検出素子の蓄電部に
蓄積されている電荷を外部に出力させることができるも
のであればどのようなものであってもよく、例えば可視
光に限らず、狭義の電磁波でもよい。The “reading light” is applied to any solid-state detecting element constituting the detector, so that the electric charge stored in the power storage unit of the solid-state detecting element can be output to the outside. It may be an electromagnetic wave in a narrow sense, for example, not limited to visible light.
【0023】また、本発明による電荷読出方法にあって
は、固体検出素子に蓄積されている電荷の一部を読み出
して、それに対応する電気信号を取得し、この取得した
電気信号のうちの最大値に応じて前記制御を行うことが
望ましい。Further, in the charge reading method according to the present invention, a part of the charges stored in the solid-state detecting element is read, and an electric signal corresponding to the part is obtained, and the maximum of the obtained electric signals is obtained. It is desirable to perform the control according to the value.
【0024】上記において「固体検出素子に蓄積されて
いる電荷の一部」とは、必ずしも検出器を構成する固体
検出素子全てについてのものでなくてもよい。例えば、
放射線情報のパターンが予め判っている場合等には、そ
のパターンに応じて前記制御を行うのに都合のよい検出
器上の特定の領域の1つ或いは複数の素子に蓄積されて
いる電荷の一部を読み出してもよい。In the above description, "a part of the electric charge stored in the solid-state detection element" does not necessarily have to mean all the solid-state detection elements constituting the detector. For example,
When the pattern of the radiation information is known in advance, for example, one of the electric charges stored in one or more elements in a specific region on the detector which is convenient to perform the control according to the pattern. The unit may be read.
【0025】電荷の一部を読み出すための読出回路は、
画像信号を取得するための読出回路と共用するものであ
ってもよいし、これとは別個のものであってもよい。A read circuit for reading a part of the electric charge is
It may be shared with a readout circuit for acquiring an image signal, or may be separate from it.
【0026】「電気信号のうちの最大値」を求めるに
は、例えば複数の固体検出素子分の電気信号に基づく解
析(例えば、ヒストグラム解析)を行うとよい。In order to obtain the “maximum value of the electric signals”, it is preferable to perform an analysis (for example, a histogram analysis) based on the electric signals of a plurality of solid state detection elements.
【0027】本発明による放射線固体検出器の電荷読出
装置は、上記読出方法を実現する装置、すなわち、固体
検出素子に蓄積された放射線情報を担持する電荷を読み
出して放射線情報を表す電気信号を取得する放射線固体
検出器の電荷読出装置であって、固体検出素子の夫々に
蓄積された電荷の読出時間を放射線固体検出器に入射し
た放射線の線量に応じて制御する読出時間制御手段を備
えたことを特徴とするものである。The charge reading device of the solid-state radiation detector according to the present invention realizes the above-described reading method, that is, reads out the charge carrying the radiation information accumulated in the solid-state detection element to obtain an electric signal representing the radiation information. A charge readout device for a solid-state radiation detector, comprising: readout time control means for controlling a readout time of charges accumulated in each of the solid-state detection elements in accordance with a dose of radiation incident on the solid-state radiation detector. It is characterized by the following.
【0028】この電荷読出装置においては、上述した各
種読出方法を実現するための手段を備えているものであ
ればよく、各手段は、検出器と一体のものであってもよ
いし、別体のものであってもよい。例えば、線量を検出
する線量検出手段を放射線源側に配置して、発生放射線
量を検出するようにしてもよい。また光読出方式の検出
器を使用する場合において、先読光を発する光源を検出
器の外部に設けてもよい。In this charge reading device, any device may be used as long as it has means for realizing the various reading methods described above, and each means may be integrated with the detector or may be provided separately. May be used. For example, a dose detecting means for detecting a dose may be arranged on the radiation source side to detect the generated radiation dose. In the case of using an optical readout detector, a light source that emits read-ahead light may be provided outside the detector.
【0029】本発明による放射線固体検出器は、上記読
出方法を実現する機能を有するもの、すなわち、放射線
を受けて放射線情報を担持する電荷を蓄積する固体検出
素子と、固体検出素子に蓄積された電荷を読み出して放
射線情報を表す電気信号を取得する読出手段とを有して
なる放射線固体検出器であって、固体検出素子の夫々に
蓄積された電荷の読出時間を、当該放射線固体検出器に
入射した放射線の線量に応じて制御する読出時間制御手
段を備えたことを特徴とするものである。The solid-state radiation detector according to the present invention has a function of realizing the above-mentioned reading method, that is, a solid-state detection element which receives radiation and accumulates a charge carrying radiation information, and a solid-state detection element which accumulates the electric charge. A solid-state radiation detector comprising: a readout unit that reads out an electric charge and obtains an electric signal representing radiation information, the readout time of the electric charge accumulated in each of the solid-state detection elements, A reading time control means for controlling according to the dose of the incident radiation is provided.
【0030】読出時間制御手段は、線量を検出する機能
を持つものであってもよいし、別の線量検出手段から線
量に関する情報を得て、前記制御を行うものであっても
よい。The read-out time control means may have a function of detecting a dose, or may perform the above-mentioned control by obtaining information on the dose from another dose detection means.
【0031】また、この放射線固体検出器の読出時間制
御手段は、線量に拘わらず、電気信号の最大値が一定と
なるように前記制御を行うものであることが望ましい。It is desirable that the read-out time control means of the solid-state radiation detector performs the control so that the maximum value of the electric signal becomes constant regardless of the dose.
【0032】また、本発明の放射線固体検出器は、当該
放射線固体検出器に入射した放射線の線量を検出する線
量検出手段を、電気信号を取得するための固体検出素子
とは別個に設けたものとすることができる。Further, the solid-state radiation detector of the present invention is characterized in that a dose detecting means for detecting a dose of radiation incident on the solid-state radiation detector is provided separately from a solid-state detecting element for acquiring an electric signal. It can be.
【0033】また、本発明の放射線固体検出器の読出時
間制御手段は、電気信号を取得するための読出しに先立
って、固体検出素子に蓄積されている電荷の一部を電気
信号を取得するための読出時間よりも短い時間で読み出
し、該読み出した電荷の電荷量に応じて前記制御を行う
ものであることが望ましい。Further, the reading time control means of the radiation solid state detector according to the present invention obtains a part of the electric charge accumulated in the solid state detecting element before obtaining the electric signal. It is preferable that the control is performed in a shorter time than the read time of the above, and the control is performed according to the charge amount of the read charges.
【0034】また、本発明の放射線固体検出器が、読取
光を照射することによって電荷読出しをする光読出方式
の検出器である場合には、読出時間制御手段が、電気信
号を取得するための読出しに先立って、電気信号を取得
するための読取光の光量よりも低量の先読光を当該放射
線固体検出器に照射して得た、固体検出素子に蓄積され
ている電荷のうちの一部の電荷の電荷量に応じて前記制
御を行うものであることが望ましい。In the case where the solid-state radiation detector of the present invention is an optical reading type detector for reading out electric charges by irradiating a reading light, the reading time control means includes a reading time controlling means for obtaining an electric signal. Prior to reading, one of the electric charges accumulated in the solid-state detection element obtained by irradiating the radiation solid-state detector with a pre-read light having a lower amount than the light amount of the read light for acquiring the electric signal. It is desirable that the control be performed in accordance with the amount of charge of the portion.
【0035】さらに、本発明の放射線固体検出器の読出
時間制御手段は、固体検出素子に蓄積されている電荷の
一部を読み出して、それに対応する電気信号を取得し、
この取得した電気信号のうちの最大値に応じて前記制御
を行うものであることが望ましい。Further, the readout time control means of the solid-state radiation detector of the present invention reads out a part of the electric charge stored in the solid-state detection element to obtain an electric signal corresponding thereto,
It is desirable that the control be performed in accordance with the maximum value of the obtained electric signals.
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明による電荷読出方法および装置並
びに放射線固体検出器によれば、電荷の読出時間を入射
放射線量等に応じて制御するようにしたので、線量等に
拘わらず、電気信号の最大値を所望の値にすることがで
きるので、例えば高線量撮影時に電気信号がA/D変換
器の最大入力範囲を超えないようにすることができ、ま
た、低線量撮影時には、読出時間を一定としたときより
も、A/D変換のビット分解能を高くし、またS/Nを
良くすることができる。According to the charge readout method and apparatus and the solid-state radiation detector of the present invention, the charge readout time is controlled in accordance with the incident radiation dose and the like. Since the maximum value can be set to a desired value, for example, the electric signal can be prevented from exceeding the maximum input range of the A / D converter at the time of high-dose imaging, and the reading time can be reduced at the time of low-dose imaging. It is possible to increase the bit resolution of the A / D conversion and to improve the S / N as compared with the case where it is fixed.
【0037】入射放射線量を種々の方法、例えば専用の
検出手段によって求めたり、先読みによって求めること
ができ、装置態様に応じて好適な方法を用いることがで
きるので、応用範囲が広い。フォトタイマ等の検出手段
は一般に検出エリアが狭く測定領域が限定されるが、先
読みを行えば、検出器を構成する固体検出素子そのもの
を使用して、全素子分若しくは所望数分の入射放射線量
を求めることができ、入射放射線量をより正確に求める
ことができるので、精度の良い制御を行うことが可能と
なる。The incident radiation dose can be obtained by various methods, for example, by a dedicated detecting means or by pre-reading, and a suitable method can be used according to the mode of the apparatus, so that the application range is wide. The detection means such as a photo timer generally has a narrow detection area and a limited measurement area. However, if pre-reading is performed, the incident radiation dose for all elements or a desired number can be obtained using the solid-state detection element itself constituting the detector. Can be obtained, and the amount of incident radiation can be obtained more accurately, so that accurate control can be performed.
【0038】また、取得した電気信号のうちの最大値を
ヒストグラム解析等によって求め、該最大値に応じて前
記制御を行うようにすれば、所望範囲の放射線情報を表
す電気信号の最大値を常に所望の値で出力させることが
できる。例えば、電気信号の最大値を、放射線量に拘わ
らず、常にA/D変換器の最大入力範囲と同じになるよ
うにすることができる。If the maximum value of the acquired electric signals is obtained by histogram analysis or the like and the control is performed according to the maximum value, the maximum value of the electric signal representing the radiation information in the desired range is always obtained. It is possible to output a desired value. For example, the maximum value of the electric signal can always be the same as the maximum input range of the A / D converter regardless of the radiation dose.
【0039】[0039]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図1は本発明の第1
の実施の形態による放射線固体検出器10の概略構成を
示すブロック図である。放射線固体検出器10は、光変
換方式且つTFT読出方式の放射線固体検出器であり、
該検出器10を構成する光電変換素子および読出回路の
一画素分の回路ブロック図を図2に示す。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a solid-state radiation detector 10 according to the embodiment. The radiation solid state detector 10 is a radiation solid state detector of a light conversion type and a TFT readout type,
FIG. 2 shows a circuit block diagram of one pixel of the photoelectric conversion element and the readout circuit which constitute the detector 10.
【0040】図示するように、検出器10は、画像情報
を担持する放射線を検出する固体検出部20と、固体検
出部20から電荷を読み出して画像信号を出力する読出
手段としての読出回路30とを有する。固体検出部20
は、固体検出素子としての光電変換素子(光電変換部2
1aと蓄電部21bから成る)21および蓄電部21b
に蓄電した信号電荷を転送するTFTから成る転送部2
2を多数2次元状に配列して形成されたものである。読
出回路30は、各行毎に各TFTのゲートと走査線27
bを介して共通に接続された走査パルス発生器31、固
体検出部20から信号線27aを介して列毎に転送され
た信号電荷を外部に読み出す出力アンプ32、コンデン
サ33、およびこの両者に接続されたSW(スイッチ)
34を有する。出力アンプ32やコンデンサ33等は、
光電変換素子21の縦列分だけ設けられている。As shown in the figure, the detector 10 includes a solid state detector 20 for detecting radiation carrying image information, a readout circuit 30 as readout means for reading out charges from the solid state detector 20 and outputting an image signal. Having. Solid detector 20
Is a photoelectric conversion element (photoelectric conversion unit 2) as a solid state detection element.
1a and power storage unit 21b) 21 and power storage unit 21b
Transfer section 2 composed of a TFT for transferring the signal charge stored in the memory
2 are formed by arranging many two-dimensionally. The readout circuit 30 includes a gate of each TFT and a scanning line 27 for each row.
b, a scanning pulse generator 31 commonly connected to the solid-state detector 20, an output amplifier 32 for reading out signal charges transferred from the solid-state detector 20 for each column via the signal line 27a to the outside, a capacitor 33, and both of them. SW (switch)
34. The output amplifier 32, the capacitor 33, etc.
The photoelectric conversion elements 21 are provided in columns.
【0041】図2に示すように、固体検出部20の検出
面側には蛍光体29が設けられており、転送部22をオ
フ、SW34をオンとした状態で、放射線源1から放射
線を発して、被写体9を透過した放射線Rを蛍光体29
に照射すると、放射線Rの線量に応じた光Pが蛍光体2
9から発せられ、放射線Rの線量に応じた電荷が光電変
換部21aで発生し、蓄電部21bに蓄電される。次に
転送部22をオンしSW34をオフすると、蓄電部21
bに蓄電された電荷が出力アンプ32側に転送され、出
力アンプ32とコンデンサ33とによって積分され、電
圧値の画像信号S1に変換されて外部に出力される。こ
れから判るように、読出時間は、SW34オフ下の転送
部22のオン時間によって決定される。As shown in FIG. 2, a fluorescent substance 29 is provided on the detection surface side of the solid-state detection section 20, and emits radiation from the radiation source 1 with the transfer section 22 turned off and the SW 34 turned on. The radiation R transmitted through the subject 9 is
Irradiates the phosphor 2 with light P corresponding to the dose of the radiation R.
9, charges corresponding to the dose of the radiation R are generated in the photoelectric conversion unit 21a and stored in the power storage unit 21b. Next, when the transfer unit 22 is turned on and the SW 34 is turned off, the power storage unit 21 is turned on.
The charge stored in b is transferred to the output amplifier 32 side, integrated by the output amplifier 32 and the capacitor 33, converted into an image signal S1 having a voltage value, and output to the outside. As can be seen from this, the read time is determined by the ON time of the transfer unit 22 under the SW 34 OFF state.
【0042】ところで、図示するように、この検出器1
0には、読出時間制御手段40が設けられており、走査
パルス発生器31を介して転送部22と接続され、また
SW34とも接続されている。読出時間制御手段40
は、蓄電部21bに蓄電された画像情報を表す信号電荷
を読み出す本読みに先立って、読出回路30を使って短
時間の先読みを行うことにより信号電荷の一部を読み出
し、この読み出した電荷量に基づく画像信号S2を出力
アンプ32から得、画像信号S2のヒストグラム解析を
行って、放射線情報の所望範囲の最大画像信号値S2ma
x がA/D変換レンジの最大入力値となるように、読出
時間の制御を行う。なお、画像信号S2の信号レベルは
画像信号S1の信号レベルに比べて小さいが、比例関係
にあり、画像信号S2を用いても画像信号S1が表す画
像情報の内容解析を行うことができる。By the way, as shown in FIG.
At 0, a read time control means 40 is provided, which is connected to the transfer section 22 via the scanning pulse generator 31 and also to the SW 34. Read time control means 40
Prior to the main reading for reading out the signal charges representing the image information stored in the power storage unit 21b, a part of the signal charges is read out by performing a short-time pre-reading using the readout circuit 30, and the read-out charge amount The output image signal S2 is obtained from the output amplifier 32, the histogram analysis of the image signal S2 is performed, and the maximum image signal value S2ma in the desired range of the radiation information is obtained.
The read time is controlled so that x becomes the maximum input value of the A / D conversion range. Note that the signal level of the image signal S2 is smaller than the signal level of the image signal S1, but is in a proportional relationship, and the content analysis of the image information represented by the image signal S1 can be performed by using the image signal S2.
【0043】図3は、画像信号S2のヒストグラム解析
の例と、読出時間を変更することにより、画像信号S1
の最大値を変更する方法を説明する図である。図3中
(A)部は高線量撮影時のヒストグラム解析結果X1と
低線量撮影時のヒストグラム解析結果X2を示し、図3
中(B)部は読出時間tに応じて出力アンプ32から出
力される各撮影時における画像信号S1の変化を示す。
以下、図3を参照して読出時間制御手段40の作用につ
いて詳しく説明する。FIG. 3 shows an example of histogram analysis of the image signal S2 and the image signal S1 by changing the readout time.
FIG. 6 is a diagram for explaining a method of changing the maximum value of. 3A shows a histogram analysis result X1 at the time of high-dose imaging and a histogram analysis result X2 at the time of low-dose imaging.
The middle (B) portion shows a change in the image signal S1 output from the output amplifier 32 according to the readout time t at each shooting.
Hereinafter, the operation of the read time control unit 40 will be described in detail with reference to FIG.
【0044】被写体9を撮影したときには、放射線画像
情報として、被写体9を透過せずに放射線源から直接検
出器に入射する素抜け部が生じ得る。この素抜け部を有
する画像信号S2のヒストグラム解析をすると、図3
(A)部に示すように、被写体情報を表す比較的低線量
の成分Aと素抜け部を表す比較的高線量の成分Bとに分
離抽出することができる。素抜け部は画像情報として無
意味な部分であり、この部分を含めてA/D変換レンジ
に合わせ込むのは効率的でないので、比較的低線量側の
範囲AがA/D変換レンジ一杯となるように画像信号S
1の範囲を合わせ込むのが望ましい。つまり、範囲Aの
最大値S2max が、A/D変換レンジの最大値Dmax と
なるようにすればよい。When an image of the subject 9 is taken, there may be a radiographic part in which the radiation source directly enters the detector from the radiation source without transmitting through the subject 9. When a histogram analysis of the image signal S2 having the blank portion is performed, FIG.
As shown in part (A), a relatively low-dose component A representing subject information and a relatively high-dose component B representing a blank portion can be separated and extracted. The transparent portion is a meaningless portion as image information, and it is not efficient to match the A / D conversion range including this portion. Therefore, the range A on the relatively low dose side becomes the full A / D conversion range. Image signal S
It is desirable to adjust the range of 1. That is, the maximum value S2max of the range A should be the maximum value Dmax of the A / D conversion range.
【0045】なお、ヒストグラム解析に際しては、検出
器を構成する全検出素子からの画像信号S2を使用して
もよいが、必ずしも全てを使用しなくてもよい。例え
ば、画像パターンが予め判っているようなときには、必
要となるデータを特定できるので、解析に使用するデー
タ数を少なくして処理時間を短縮することができる。In analyzing the histogram, the image signals S2 from all the detection elements constituting the detector may be used, but not all of them need be used. For example, when the image pattern is known in advance, necessary data can be specified, so that the number of data used for analysis can be reduced and the processing time can be reduced.
【0046】読出時間制御手段40は、画像信号S1の
最大値の制御を、読出時間を変更することによって行
う。The read time control means 40 controls the maximum value of the image signal S1 by changing the read time.
【0047】出力アンプ32から出力される画像信号S
1のレベルは、蓄電部21bに蓄積された電荷の電荷量
に応じて、傾きを異にして漸次上昇する。蓄電部21b
に蓄積された電荷を全て読み出すことができるだけの十
分な読み出し時間をとったとすると、読出時間経過後
(t0)のコンデンサ33の飽和電圧が画像信号S1の値
となる。The image signal S output from the output amplifier 32
The level of 1 gradually increases with a different slope according to the amount of charge stored in the power storage unit 21b. Power storage unit 21b
Assuming that a sufficient reading time is taken for reading out all the electric charges accumulated in the capacitor 33, the saturation voltage of the capacitor 33 after the lapse of the reading time (t0) becomes the value of the image signal S1.
【0048】蓄電部21bに蓄積された電荷量は、検出
器21に入射した放射線の線量に応じたものであるか
ら、高線量撮影時には飽和電圧が大きく、低線量撮影時
には飽和電圧が小さくなる。また、十分な読み出し時間
をとると、この飽和電圧までの範囲が夫々の状態におけ
る画像信号S1の最大値となり、図3(B)部に示すよ
うに、それぞれ最大値S2max に対応して、高線量撮影
時にはY1、低線量撮影時にはY2の範囲となる。Since the amount of charge stored in the power storage unit 21b is in accordance with the dose of the radiation incident on the detector 21, the saturation voltage is high during high-dose imaging and low during low-dose imaging. If a sufficient readout time is taken, the range up to the saturation voltage becomes the maximum value of the image signal S1 in each state, and as shown in FIG. 3B, a high value corresponds to the maximum value S2max. The range is Y1 during dose imaging and Y2 during low dose imaging.
【0049】一方、読取時間を短くすると、蓄電部21
bから電荷転送を行った分に応じた電荷量、すなわち読
み出した電荷量に応じた電圧が出力アンプ32に生じ、
信号値が小さくなる。このときの信号値は、Y1やY2
と比例関係が保たれるので、画像情報としては適正な情
報が得られる。On the other hand, if the reading time is shortened,
b, a voltage corresponding to the amount of charge transferred, that is, a voltage corresponding to the read charge is generated in the output amplifier 32,
The signal value decreases. The signal value at this time is Y1 or Y2
Since the proportional relationship is maintained, appropriate information is obtained as image information.
【0050】そこで、例えば、高線量撮影時の読出時間
をt1、低線量撮影時の読出時間をt2とすると、何れの場
合にも、画像信号S1の最大値を一定にして、画像信号
S1として取り得る範囲を図中Zで示す範囲にすること
ができる。つまり、放射線Rの線量に応じて読出時間を
制御することによって、線量に拘わらず、画像信号S1
の最大値を所望の値にすることができる。Therefore, for example, assuming that the reading time at the time of high-dose imaging is t1 and the reading time at the time of low-dose imaging is t2, in any case, the maximum value of the image signal S1 is fixed and the image signal S1 is obtained. The range that can be taken can be the range indicated by Z in the figure. That is, by controlling the readout time according to the dose of the radiation R, the image signal S1 can be obtained regardless of the dose.
Can be set to a desired value.
【0051】なお、図3から判るように、低線量撮影時
における被写体情報を表す成分Aの最大値S2max が、
A/D変換器の最大許容入力値すなわちA/D変換レン
ジの最大値Dmax となるように最長読出時間tmaxを設定
し、高線量時には読出時間を短くすると、画像信号の最
大値を、線量に拘わらず常にA/D変換器の最大許容入
力値と同じになるように制御することができ、これによ
り、画像信号の取り得る範囲を、線量に拘わらず常にA
/D変換レンジ目一杯にすることができる。As can be seen from FIG. 3, the maximum value S2max of the component A representing the subject information at the time of low dose imaging is
The maximum read time tmax is set so as to be the maximum allowable input value of the A / D converter, that is, the maximum value Dmax of the A / D conversion range. When the read time is shortened at a high dose, the maximum value of the image signal is reduced to the dose. Regardless of the dose, control can be performed so that the maximum input value of the A / D converter is always the same, regardless of the dose.
The full / D conversion range can be achieved.
【0052】また、読出時間を短くして、電荷転送を途
中で中断すると、蓄電部21bに電荷が読み残される。
この読み残した残留電荷をそのままにした状態で、次の
撮影を行うと、該残留電荷が次の画像に対してノイズと
なって現れるので、次の撮影時までに、該残留電荷を放
電させる手段を設けるのが好ましい。If the read time is shortened and the charge transfer is interrupted halfway, the charge is left unread in the power storage unit 21b.
When the next photographing is performed with the residual charges left unread, the residual charges appear as noise in the next image. Therefore, the residual charges are discharged by the next photographing. Preferably, means are provided.
【0053】また、この実施の形態では出力アンプ32
とコンデンサ33とで積分アンプ回路を構成しているの
で、図3右半面に示す画像信号S1の上昇カーブが略線
形となっているが、抵抗RとコンデンサCの単純な積分
回路とした場合には、”1−EXP(−t/RC)”に
したがって漸次上昇する。この場合においても、上述と
同様にして、読出時間を変更することにより画像信号S
1の範囲を変更できるのは同じである。In this embodiment, the output amplifier 32
Since the integration amplifier circuit is constituted by the capacitor 33 and the capacitor 33, the rising curve of the image signal S1 shown in the right half of FIG. 3 is substantially linear. Gradually increases according to “1-EXP (−t / RC)”. Also in this case, the image signal S is changed by changing the readout time in the same manner as described above.
It is the same that the range of 1 can be changed.
【0054】また上記説明は、光変換方式且つTFT読
出方式の放射線固体検出器に本発明を適用したものにつ
いて説明したものであるが、上記実施の形態はTFT読
出方式の検出器であればどのようなものにも適用するこ
とができ、例えば上述した直接変換方式の検出器におい
てTFT読出方式を採るものにも同様の方法を適用する
ことができる。In the above description, the present invention is applied to a radiation solid-state detector of a light conversion type and a TFT readout type. However, the above-described embodiment is not limited as long as it is a TFT readout type detector. The same method can be applied to, for example, the above-described direct conversion type detector that employs the TFT readout method.
【0055】次に光読出方式の放射線固体検出器に本発
明を適用したものについて説明する。図4は特願平10−
232824号や同10−271374号に記載の改良型直接変換方式
の放射線固体検出器(静電記録体)に本発明を適用した
構成の一例を示す図であり、図4(A)は斜視図、図4
(B)はX−Z断面図、図4(C)はX−Y断面図であ
る。この検出器50は、読取光用および先読光用の光源
としてのEL発光体60、読出回路70および読出時間
制御手段45が一体化されたものである。勿論各々専用
の光源を設けてもよいし、一体型に限らず検出器と別体
のものとしてもよい。Next, an embodiment in which the present invention is applied to an optical readout type solid-state radiation detector will be described. Fig. 4 shows Japanese Patent Application No.
FIG. 4A is a perspective view showing an example of a configuration in which the present invention is applied to an improved direct conversion type solid-state radiation detector (electrostatic recording medium) described in JP-A-232824 and JP-A-10-271374. , FIG.
4B is an XZ sectional view, and FIG. 4C is an XY sectional view. The detector 50 has an integrated EL luminous body 60 as a light source for reading light and pre-reading light, a reading circuit 70, and a reading time control means 45. Needless to say, a dedicated light source may be provided for each, and the light source is not limited to the integral type and may be provided separately from the detector.
【0056】検出器50の固体検出部56は、第1の導
電体層51、記録用光導電層52、電荷輸送層53、読
取用光導電層54、第2の導電体層55が、この順に積
層されてなる。導電体層55は、クシ歯状に形成されて
いる(以下クシ歯部分(図中の斜線部)をクシ電極55
aと称す)。記録用光導電層52、電荷輸送層53、読
取用光導電層54が固体検出素子の主要部を構成する。The solid-state detecting section 56 of the detector 50 includes a first conductive layer 51, a recording photoconductive layer 52, a charge transport layer 53, a reading photoconductive layer 54, and a second conductive layer 55. They are laminated in order. The conductor layer 55 is formed in a comb-tooth shape (hereinafter, the comb-tooth portion (the hatched portion in the drawing) is a comb electrode 55).
a)). The recording photoconductive layer 52, the charge transport layer 53, and the reading photoconductive layer 54 constitute a main part of the solid-state detection element.
【0057】EL発光体60は、導電層61、EL層6
2、導電層63、および絶縁層64からなり、絶縁層6
4を介して第2の導電体層55側に積層される。導電層
61は、検出器50のクシ電極55aと交差(本例では
略直交)するようにクシ歯状に形成されており、これに
より、クシ歯61a(図中斜線部)によるライン状の光
源が面状に多数配列するように構成される。The EL luminous body 60 includes the conductive layer 61 and the EL layer 6.
2, a conductive layer 63 and an insulating layer 64;
4 is laminated on the second conductor layer 55 side. The conductive layer 61 is formed in a comb-like shape so as to intersect (substantially perpendicular in this example) with the comb electrode 55a of the detector 50, and thereby, a linear light source is formed by the comb-like teeth 61a (hatched portion in the figure). Are arranged in a large number in a plane.
【0058】読出回路70は導電体層55の各クシ歯5
5aのそれぞれに1つずつ接続された多数の電流検出ア
ンプ71を有しており、読取光や先読光の走査露光によ
り各クシ歯55aに流れる電流をクシ歯55a毎に並列
的に検出するものである。検出器50の導電体層51は
接続手段72の一方の入力および電源73の負極に接続
されており、電源73の正極は接続手段72の他方の入
力に接続されている。電流検出アンプ71としては、上
述した出力アンプとコンデンサから成る積分アンプ構成
とすることができるが、これに限らず、後述する読取光
や先読光の走査によって検出器50の固体検出部56か
ら流れ出す電流を検出することができるものである限
り、どのような構成を取ってもよい(例えば特願平10−
232824号参照)。The readout circuit 70 is connected to each of the comb teeth 5 of the conductor layer 55.
A plurality of current detection amplifiers 71 are connected to each of the comb teeth 5a, and the current flowing through each comb tooth 55a is detected in parallel for each comb tooth 55a by scanning exposure of read light or read-ahead light. Things. The conductor layer 51 of the detector 50 is connected to one input of the connection means 72 and the negative electrode of the power supply 73, and the positive electrode of the power supply 73 is connected to the other input of the connection means 72. The current detection amplifier 71 may have an integration amplifier configuration including the above-described output amplifier and capacitor, but is not limited thereto. Any configuration may be adopted as long as the current flowing out can be detected (for example, Japanese Patent Application No.
No. 232824).
【0059】この検出器50の記録用光導電層52と電
荷輸送層53との界面の蓄電部57に蓄積された信号電
荷(負電荷)を読み出す際には、先ず接続手段52を検
出器50の導電体層51側に接続し、EL発光体60に
より、クシ歯61aを順次切り換えながら、夫々のクシ
歯61aと導電層63との間に所定の直流電圧を印加し
てライン状の読取光を順次発光させ、該読取光で導電体
層55を走査する。When reading out the signal charge (negative charge) stored in the power storage unit 57 at the interface between the recording photoconductive layer 52 and the charge transport layer 53 of the detector 50, first, the connecting means 52 is connected to the detector 50. And a predetermined DC voltage is applied between each of the comb teeth 61a and the conductive layer 63 while the comb teeth 61a are sequentially switched by the EL luminous body 60 to read the linear read light. Are sequentially emitted, and the conductive layer 55 is scanned with the reading light.
【0060】該走査により、光導電層54内に正負の電
荷対が発生し、その内の正電荷が蓄電部57に蓄積され
た信号電荷に引きつけられるように電荷輸送層53内を
急速に移動し、蓄電部57で信号電荷と電荷再結合し消
滅する。この過程における電荷の移動による電流が固体
検出部56内に生じ、各クシ歯55a毎に接続された電
流検出アンプ71により、該電流が各クシ歯55a毎に
並列的に検出される。読取光の走査による固体検出部5
6内を流れる電流は、信号電荷に応じたものであるか
ら、この電流を検出することは信号電荷を読み出したこ
とに対応する。The scanning generates positive and negative charge pairs in the photoconductive layer 54, and the positive charges in the photoconductive layer 54 rapidly move in the charge transport layer 53 so as to be attracted to the signal charges stored in the power storage unit 57. Then, the electric charge is recombined with the signal charge in the power storage unit 57 and disappears. A current due to the movement of the electric charges in this process is generated in the solid detection section 56, and the current is detected in parallel for each comb tooth 55a by the current detection amplifier 71 connected to each comb tooth 55a. Solid-state detector 5 by reading light scanning
Since the current flowing through 6 depends on the signal charge, detecting this current corresponds to reading the signal charge.
【0061】ところで、本実施の形態においても、検出
器50には、読出時間制御手段45が設けられている。
該読出時間制御手段45は、蓄電部57に蓄積された信
号電荷を読み出す本読みに先立って、読出回路70を使
って上記読出時間制御手段40と同様に先読みを行う。
ここで、光読出方式の検出器を使用する場合の先読み
は、本読用の読取光の光量よりも低量の先読光を検出器
50の固体検出部56に照射して、蓄電部57に蓄積さ
れている電荷の一部を読み出すことにより行う。例え
ば、EL発光体60により、クシ歯61aと導電層63
との間に本読時よりも低い直流電圧を印加したり、クシ
歯61aの切換えを早くして走査速度を速くする等し
て、ライン状の先読光を順次発光させ、この際に固体検
出部56から出力される電流を電流検出アンプ71によ
り検出する。順次発光の代わりに、本読時よりも低い直
流電圧を印加して全面露光してもよい。なお、先読光の
光量は本読用の読取光の光量よりも低量であって、蓄電
部57に蓄積されている放射線情報を担持する信号電荷
の一部を外部に出力させることができる量をあればよ
く、これらの例に限定されず、公知の種々の方法を用い
ることができる。Incidentally, also in the present embodiment, the detector 50 is provided with the read time control means 45.
The read time control means 45 performs read-ahead using the read circuit 70 in the same manner as the read time control means 40 before the main read for reading the signal charges stored in the power storage unit 57.
Here, in the case of using the optical reading type detector, the pre-reading is performed by irradiating the solid-state detecting unit 56 of the detector 50 with a pre-reading light having an amount smaller than the amount of the reading light for the main reading, and This is performed by reading out a part of the electric charge stored in the memory. For example, the comb teeth 61 a and the conductive layer 63 are formed by the EL luminous body 60.
During this process, a direct current voltage lower than that at the time of main reading is applied, or the switching speed of the comb teeth 61a is increased to increase the scanning speed, thereby causing the line-shaped pre-read light to sequentially emit light. The current output from the detection unit 56 is detected by the current detection amplifier 71. Instead of sequential light emission, a DC voltage lower than that at the time of main reading may be applied to perform the entire surface exposure. Note that the light amount of the pre-read light is smaller than the light amount of the read light for main reading, and a part of the signal charge carrying the radiation information stored in the power storage unit 57 can be output to the outside. The amount may be sufficient, and is not limited to these examples, and various known methods can be used.
【0062】この先読みによって電流検出アンプ71で
得られた画像信号に基づいてヒストグラム解析を行い、
読出時間を制御して信号範囲の合わせ込みを行うのは、
上述の光変換方式と同様である。A histogram analysis is performed based on the image signal obtained by the current detection amplifier 71 by the pre-reading,
The reason for adjusting the signal range by controlling the read time is
This is the same as the above-mentioned light conversion method.
【0063】なお、読出時間の制御に際しては、電流検
出アンプ71の構成に応じて制御方法を変更するのはい
うまでもない。例えば、上述した出力アンプとコンデン
サから成る積分アンプ構成としたときには、図2に示し
たと同様に、コンデンサにSWを並列接続して、該SW
のオン/オフ時間を制御すればよい。また出力アンプと
抵抗から成る構成とした場合には、読取光の走査速度を
制御する等してもよい。In controlling the read time, it goes without saying that the control method is changed according to the configuration of the current detection amplifier 71. For example, in the case of the above-described integrating amplifier configuration including the output amplifier and the capacitor, as shown in FIG.
May be controlled. In the case of a configuration including an output amplifier and a resistor, the scanning speed of the reading light may be controlled.
【0064】上述の説明は、検出器を構成する固体検出
素子そのものを使用して先読みを行って、線量に拘わら
ず、放射線画像情報の所望範囲がA/D変換レンジの適
正な範囲(好ましくはレンジ一杯)の信号となるよう
に、読出時間を制御するものについて説明したが、本発
明は必ずしもこれに限定されるものではない。In the above description, the pre-reading is performed using the solid-state detecting element itself constituting the detector, and the desired range of the radiation image information is set to the appropriate range of the A / D conversion range (preferably, regardless of the dose). Although the method of controlling the read time so that the signal has the full range has been described, the present invention is not necessarily limited to this.
【0065】例えば、固体検出素子に入射した放射線の
線量そのものに限らず線量と対応関係にあるものを検出
するようにしてもよい。具体的には、図5に示すよう
に、放射線Rの線量を検出するフォトタイマ80を設
け、読出時間制御手段40’がフォトタイマ80の検出
結果に応じて読出時間を制御することにより、フォトタ
イマ80の検出レベルに拘わらず、画像信号S1の範囲
がA/D変換レンジの適正な範囲となるようにすること
ができる。For example, it is possible to detect not only the dose of the radiation incident on the solid-state detection element itself but also the radiation corresponding to the dose. Specifically, as shown in FIG. 5, a phototimer 80 for detecting the dose of the radiation R is provided, and the readout time control means 40 ′ controls the readout time in accordance with the detection result of the phototimer 80, so that Irrespective of the detection level of the timer 80, the range of the image signal S1 can be set to an appropriate range of the A / D conversion range.
【0066】このフォトタイマ80は、検出器10と一
体に設けてもよいし、別体としてもよい。また、検出器
10側において被写体を透過した放射線Rを検出しても
よいし、放射線源側において発生した放射線の線量を検
出してもよい。どちらにしても、固体検出素子に入射す
る放射線の線量に対応する値(好ましくは、放射線画像
情報の所望範囲の最大値に対応する値)を求め、それに
応じて読出時間の制御を行えばよい。The phototimer 80 may be provided integrally with the detector 10 or may be provided separately. Further, the radiation R transmitted through the subject may be detected on the detector 10 side, or the radiation dose generated on the radiation source side may be detected. In any case, a value (preferably a value corresponding to the maximum value of the desired range of the radiation image information) corresponding to the dose of the radiation incident on the solid-state detection element may be obtained, and the reading time may be controlled accordingly. .
【0067】また光変換方式の検出器においては、放射
線に限らず、放射線を受けて蛍光体から発せられた蛍光
の発光量をフォトダイオード等で検出するようにしても
よい。In the light conversion type detector, not only the radiation but also the amount of fluorescence emitted from the phosphor upon receiving the radiation may be detected by a photodiode or the like.
【0068】以上、本発明の好ましい実施の形態につい
て説明したが、上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々
の変更を行うことが可能である。要するに、本発明は、
読出時間を制御することのできる手段を備え、蓄電部に
蓄積された電荷の読出時間を、例えば、固体検出素子に
入射する放射線の線量等に応じて制御することによっ
て、線量等に拘わらず、検出器から出力される電気信号
(画像信号)の範囲を、常に所望の範囲にするものであ
ればよい。そして、これを実現するための、線量検出手
段や読出時間制御手段等が検出器と一体に設けられてい
るか、別体に設けられているかも問わない。一体型の方
が取り扱いが簡易であり、便利であるのはいうまでもな
い。Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention. . In short, the present invention
Equipped with a means capable of controlling the read time, the read time of the charge stored in the power storage unit, for example, by controlling according to the dose of radiation incident on the solid-state detection element, regardless of the dose, etc. What is necessary is that the range of the electric signal (image signal) output from the detector always be a desired range. In order to realize this, it does not matter whether the dose detection means, the readout time control means, and the like are provided integrally with the detector or provided separately. It goes without saying that the integrated type is easier to handle and more convenient.
【0069】また、検出器が1次元状のラインセンサで
あるか、2次元状のエリアセンサであるかも問わない。Further, it does not matter whether the detector is a one-dimensional line sensor or a two-dimensional area sensor.
【図1】本発明の実施の形態による放射線固体検出器
(光変換方式)の概略構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a solid-state radiation detector (light conversion system) according to an embodiment of the present invention;
【図2】上記検出器を構成する光電変換素子および読出
回路の一画素分の回路ブロック図FIG. 2 is a circuit block diagram of one pixel of a photoelectric conversion element and a readout circuit constituting the detector.
【図3】画像信号のヒストグラム解析の例と、読出時間
を変更することにより、画像信号の信号範囲を変更する
方法を説明する図FIG. 3 is a diagram illustrating an example of histogram analysis of an image signal and a method of changing a signal range of an image signal by changing a readout time.
【図4】本発明の実施の形態による放射線固体検出器
(光読出方式)の概略構成を示すブロック図;斜視図
(A)、X−Z断面図(B)、X−Y断面図(C)FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a solid-state radiation detector (optical readout system) according to an embodiment of the present invention; a perspective view (A), an XZ sectional view (B), and an XY sectional view (C). )
【図5】本発明の他の実施の形態を示す図FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
10,50 放射線固体検出器 20,56 固体検出部 30,70 読出回路 40,45 読出時間制御手段 80 フォトタイマ(線量検出手段) 10,50 radiation solid state detector 20,56 solid state detector 30,70 readout circuit 40,45 readout time control means 80 photo timer (dose detection means)
フロントページの続き Fターム(参考) 2G088 EE01 FF02 GG09 GG20 GG21 JJ05 KK11 KK18 KK32 LL11 LL15 4M118 AA10 AB10 BA05 CA02 CB11 DD02 DD09 FB09 FB13 FB16 FC02 GA10 5C024 AA12 BA00 CA15 EA04 FA01 GA07 GA31 GA41 HA20 JA02 JA04 JA32 Continued on the front page F-term (reference) 2G088 EE01 FF02 GG09 GG20 GG21 JJ05 KK11 KK18 KK32 LL11 LL15 4M118 AA10 AB10 BA05 CA02 CB11 DD02 DD09 FB09 FB13 FB16 FC02 GA10 5C024 AA12 BA00 CA15 EA04 GA01 JA04
Claims (13)
情報を担持する電荷を読み出して前記放射線情報を表す
電気信号を取得する放射線固体検出器の電荷読出方法に
おいて、 前記固体検出素子の夫々に蓄積された電荷の読出時間を
前記放射線固体検出器に入射した放射線の線量に応じて
制御することを特徴とする電荷読出方法。1. A charge reading method for a solid-state radiation detector for reading electric charges carrying radiation information stored in a large number of solid-state detection elements and acquiring an electric signal representing the radiation information, wherein: A charge reading method, wherein a reading time of accumulated charges is controlled according to a dose of radiation incident on the solid-state radiation detector.
大値が一定となるように前記制御を行うことを特徴とす
る請求項1記載の電荷読出方法。2. The charge reading method according to claim 1, wherein the control is performed such that the maximum value of the electric signal is constant regardless of the dose.
めの前記固体検出素子とは別個に設けた線量検出手段に
よって検出することを特徴とする請求項1または2記載
の電荷読出方法。3. The charge readout method according to claim 1, wherein the dose is detected by a dose detection unit provided separately from the solid-state detection element for acquiring the electric signal.
先立って、前記固体検出素子に蓄積されている電荷の一
部を前記電気信号を取得するための読出時間よりも短い
時間で読み出し、該読み出した電荷の電荷量に応じて前
記制御を行うことを特徴とする請求項1または2記載の
電荷読出方法。4. A method according to claim 1, wherein a part of the electric charge stored in said solid state detection element is read out in a time shorter than a reading time for obtaining said electric signal, prior to reading out for obtaining said electric signal. 3. The charge reading method according to claim 1, wherein the control is performed according to a charge amount of the read charge.
ることによって電荷読出しをする光読出方式の検出器で
ある場合において、 前記電気信号を取得するための読出しに先立って、前記
電気信号を取得するための読取光の光量よりも低量の先
読光を前記放射線固体検出器に照射して、前記固体検出
素子に蓄積されている電荷の一部を読み出し、該読み出
した電荷の電荷量に応じて前記制御を行うことを特徴と
する請求項1または2記載の電荷読出方法。5. In the case where the radiation solid state detector is an optical readout type detector that performs charge readout by irradiating readout light, the electric signal is read before the electric signal is obtained. By irradiating the solid-state radiation detector with pre-read light having a smaller amount than the amount of read light for acquiring, a part of the electric charge accumulated in the solid-state detection element is read, and the electric charge amount of the read electric charge is read. 3. The charge readout method according to claim 1, wherein the control is performed according to the following.
の一部を読み出して、それに対応する電気信号を取得
し、この取得した電気信号のうちの最大値に応じて前記
制御を行うことを特徴とする請求項4または5記載の電
荷読出方法。6. A method according to claim 1, wherein a part of the electric charge stored in said solid-state detection element is read, an electric signal corresponding to the electric charge is obtained, and said control is performed according to a maximum value of the obtained electric signals. 6. The charge readout method according to claim 4, wherein:
担持する電荷を読み出して前記放射線情報を表す電気信
号を取得する放射線固体検出器の電荷読出装置におい
て、 前記固体検出素子の夫々に蓄積された電荷の読出時間を
前記放射線固体検出器に入射した放射線の線量に応じて
制御する読出時間制御手段を備えたことを特徴とする電
荷読出装置。7. A charge reading device for a solid-state radiation detector for reading electric charges carrying radiation information accumulated in a solid-state detection element and acquiring an electric signal representing the radiation information, wherein the electric charge is stored in each of the solid-state detection elements. A charge readout device comprising readout time control means for controlling a readout time of the charged electric charge according to a dose of radiation incident on the radiation solid state detector.
荷を蓄積する固体検出素子と、前記固体検出素子に蓄積
された電荷を読み出して前記放射線情報を表す電気信号
を取得する読出手段とを有してなる放射線固体検出器に
おいて、 前記固体検出素子の夫々に蓄積された電荷の読出時間
を、当該放射線固体検出器に入射した放射線の線量に応
じて制御する読出時間制御手段を備えたことを特徴とす
る放射線固体検出器。8. A solid-state detecting element for receiving radiation and accumulating electric charges carrying radiation information, and reading means for reading out the electric charges accumulated in the solid-state detecting element and acquiring an electric signal representing the radiation information. A solid-state radiation detector comprising read-out time control means for controlling a read-out time of electric charges stored in each of the solid-state detection elements according to a dose of radiation incident on the solid-state radiation detector. Radiation solid state detector.
わらず、前記電気信号の最大値が一定となるように前記
制御を行うものであることを特徴とする請求項8記載の
放射線固体検出器。9. The radiation solid-state detection device according to claim 8, wherein the read-out time control means performs the control so that the maximum value of the electric signal is constant regardless of the dose. vessel.
線の線量を検出する線量検出手段を、前記電気信号を取
得するための前記固体検出素子とは別個に設けたことを
特徴とする請求項9記載の放射線固体検出器。10. A radiation detecting means for detecting a radiation dose incident on said radiation solid state detector is provided separately from said solid state detecting element for acquiring said electric signal. The solid-state radiation detector according to the above.
号を取得するための読出しに先立って、前記固体検出素
子に蓄積されている電荷の一部を前記電気信号を取得す
るための読出時間よりも短い時間で読み出し、該読み出
した電荷の電荷量に応じて前記制御を行うものであるこ
とを特徴とする請求項9記載の放射線固体検出器。11. The read time control means according to claim 1, wherein a part of the electric charge stored in said solid state detection element is read out from said read time for obtaining said electric signal before said read for obtaining said electric signal. 10. The solid-state radiation detector according to claim 9, wherein the readout is performed in a short time, and the control is performed in accordance with the amount of the read-out charges.
射することによって電荷読出しをする光読出方式の検出
器であって、 前記読出時間制御手段が、前記電気信号を取得するため
の読出しに先立って、前記電気信号を取得するための読
取光の光量よりも低量の先読光を当該放射線固体検出器
に照射して得た、前記固体検出素子に蓄積されている電
荷のうちの一部の電荷の電荷量に応じて前記制御を行う
ものであることを特徴とする請求項9記載の放射線固体
検出器。12. An optical readout type detector in which the solid-state radiation detector performs charge readout by irradiating readout light, wherein the readout time control means performs reading for obtaining the electric signal. Previously, one of the charges accumulated in the solid-state detection element obtained by irradiating the radiation solid-state detector with a pre-read light having a lower amount than the light amount of the read light for acquiring the electric signal. The solid-state radiation detector according to claim 9, wherein the control is performed in accordance with the amount of charge of the unit.
出素子に蓄積されている電荷の一部を読み出して、それ
に対応する電気信号を取得し、この取得した電気信号の
うちの最大値に応じて前記制御を行うものであることを
特徴とする請求項11または12記載の放射線固体検出
器。13. The read-out time control means reads out a part of the electric charge stored in the solid-state detection element, acquires an electric signal corresponding thereto, and responds to a maximum value of the acquired electric signal. The radiation solid state detector according to claim 11, wherein the control is performed by using the radiation solid state detector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11036790A JP2000235075A (en) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Charge reading-out method and device for radiation solid detector, and radiation solid detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11036790A JP2000235075A (en) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Charge reading-out method and device for radiation solid detector, and radiation solid detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000235075A true JP2000235075A (en) | 2000-08-29 |
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ID=12479596
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11036790A Withdrawn JP2000235075A (en) | 1999-02-16 | 1999-02-16 | Charge reading-out method and device for radiation solid detector, and radiation solid detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000235075A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100459135C (en) * | 2003-06-06 | 2009-02-04 | 通用电气公司 | Storage capacitor array for a solid state radiation imager |
JP2011174919A (en) * | 2010-01-26 | 2011-09-08 | Seiko Epson Corp | Detection circuit for thermal sensor, thermal sensor device, and electronic device |
-
1999
- 1999-02-16 JP JP11036790A patent/JP2000235075A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100459135C (en) * | 2003-06-06 | 2009-02-04 | 通用电气公司 | Storage capacitor array for a solid state radiation imager |
JP2011174919A (en) * | 2010-01-26 | 2011-09-08 | Seiko Epson Corp | Detection circuit for thermal sensor, thermal sensor device, and electronic device |
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