WO2008012897A1 - Dispositif d'imagerie optique ou radiologique - Google Patents

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WO2008012897A1
WO2008012897A1 PCT/JP2006/314892 JP2006314892W WO2008012897A1 WO 2008012897 A1 WO2008012897 A1 WO 2008012897A1 JP 2006314892 W JP2006314892 W JP 2006314892W WO 2008012897 A1 WO2008012897 A1 WO 2008012897A1
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signal
calculation
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light
imaging apparatus
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PCT/JP2006/314892
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Susumu Adachi
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Shimadzu Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a light or radiation imaging apparatus used in the medical field, industrial fields such as non-destructive inspection, RI (Radio Isotope) inspection, and optical inspection, and in particular, detection for detecting light or radiation.
  • the present invention relates to a technology for reading the charge signal of device force.
  • an imaging apparatus that performs imaging based on detected light or radiation includes a light or radiation detector that detects light or radiation.
  • an X-ray detector will be described as an example.
  • the X-ray detector is equipped with an X-ray sensitive X-ray conversion layer (X-ray conversion film).
  • the X-ray conversion layer is converted into carriers (charge signals) by the incidence of X-rays, and the converted charges X-rays are detected by reading the signal.
  • X-ray detectors are arranged in a vertical and horizontal two-dimensional matrix, and multiple X-ray detection elements that convert incident X-rays into charge signals, and charge signals converted by the X-ray detection elements are voltage signals.
  • the charge detection amplifier circuit (CSA: Charge Sensitive Amplifier), the signal amplification circuit that amplifies the voltage signal from the charge detection amplification circuit, and the voltage signal output from the signal amplification circuit are sampled and sampled. Some have a sample-and-hold circuit that holds the voltage signal and outputs it to the AZD variable.
  • CSA Charge Sensitive Amplifier
  • the X-ray detection element has a common electrode force and a collection electrode that collects the charge signal converted by the X-ray conversion layer based on the application of the bias voltage, and the charge signal collected by the collection electrode.
  • Capacitors that store power, thin film transistors (TFTs) as switching elements, gate lines for controlling thin film transistors from gate drivers, thin film transistor power, and data lines from which charge signals are read out.
  • the charge signal accumulated in the capacitor of the X-ray detector is output to the charge detection amplifier circuit by the switching operation by the thin film transistor, even if the thin film transistor is OFF. In this OFF state, there is some charge signal leakage (leakage current) from the capacitor which is not perfect. Furthermore, if many detection elements are connected to the data line from which the charge signal is read from the thin film transistor, the leakage of the charge signal increases by the number of detection elements, and the influence on the image quality is increased. That is, there is a problem that the image quality is deteriorated due to the artifacts due to the leakage of the charge signal.
  • the thin film transistors of all the detection elements connected to each gate line are sequentially turned on under the control of the gate driver, and all the detection element forces including the leakage current are controlled. Collect data (charge signal). After that, the data (charge signal) from all detection elements corresponding to the leakage current is collected, and the charge signal only for the leakage current is subtracted from the charge signal from all detection elements including the leakage current. The effect of leakage of the charge signal from the capacitor has been reduced (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-23750
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-319264
  • the conventional light or radiation imaging apparatus has the following problems.
  • the thin film transistors of all detection elements connected to each gate line are sequentially turned on under the control of the gate driver, and data (charge signal) from all detection elements including leakage current is collected. To do. After that, the data (charge signal) from all the detection elements corresponding to the leakage current is collected, and the charge signal corresponding to the leakage current is subtracted from the charge signals from all the detection elements including the leakage current.
  • an extra time is required to collect data (charge signals) from all the detection elements corresponding to the leakage current, and the imaging time becomes long.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and is a detection element of an X-ray detector.
  • An object of the present invention is to provide a light or radiation imaging apparatus capable of reducing image quality deterioration due to leakage (leakage current) of charge signals accumulated in a child and preventing an increase in imaging time.
  • the present invention has the following configuration.
  • the light or radiation imaging apparatus of the present invention includes (A) a plurality of detection means arranged in a matrix that outputs a charge signal in response to light or radiation, and (B) output from the plurality of detection means.
  • the detection means a plurality of gate lines commonly connected to the detection means arranged in a row direction, and (F) the control means is connected to a predetermined one of the plurality of gate lines.
  • the control for the detection means is terminated.
  • the digital voltage signal converted by the AZD conversion means immediately before the control means starts controlling the detection means from the main signal which is a digital voltage signal converted by the AZD conversion means.
  • a second digital voltage signal converted by the AZD conversion means immediately before the control of the detection means connected to the predetermined one gate line in the vicinity of the gate line used for the calculation is started.
  • Second calculation means for calculating a second calculation value that is a difference between the offset signal of the first calculation means and the first offset signal used for the calculation of the first calculation means, and (H) the first The first calculated value calculated by Using the second calculated value calculated by the second calculating means corresponding to the period of the same length as the period up to the first offset signal power main signal used for the calculation of the first calculating means And a correction means for performing correction.
  • the operation of the invention of claim 1 is as follows. First, when light or radiation is incident on a plurality of detection means arranged in a matrix, the detection means Alternatively, a charge signal is output in response to radiation. Furthermore, the charge signal output from the detection means is converted into a voltage signal by the charge voltage conversion means.
  • the AZD conversion means inputs the voltage signal converted by the charge voltage conversion means, samples it at a predetermined timing, and converts it into digital voltage signals.
  • the control means controls the detection means to output a charge signal.
  • the control means and the detection means arranged in the row direction among the plurality of detection means arranged in a matrix are commonly connected by a plurality of gate lines.
  • the first calculation means is converted by the AZD conversion means immediately after the control means finishes control of the detection means connected to a predetermined one of the plurality of gate lines.
  • the first offset signal which is a digital voltage signal converted by the AZD conversion means, is subtracted from the main signal, which is a digital voltage signal, immediately before the control means starts to control the detection means. Calculate the calculated value of 1. That is, the first calculated value is a value obtained by removing the noise component signal (first offset signal) included in the main signal.
  • the second calculation means is a detection means in which the control means is connected to a predetermined one gate line in the vicinity of the gate line used for the calculation in the first calculation means among the plurality of gate lines.
  • the control for the second offset signal which is a digital voltage signal converted by the AZD conversion means
  • the first offset signal used for the calculation of the first calculation means Calculate the second calculation value, which is the difference. That is, the second calculated value is a value of the leakage (leakage current) of the charge signal accumulated in the period between the second offset signal and the first offset signal.
  • the correcting means uses the first calculated value calculated by the first calculating means as the first offset signal force used for the calculation of the first calculating means, and has the same length as the period until the main signal. Correction is performed using the second calculated value calculated by the second calculating means corresponding to the period. In other words, the first calculation value is corrected to remove the noise component due to leakage of the charge signal accumulated in the period up to the main signal as well as the first offset signal power.
  • the light or radiation imaging apparatus of the invention of claim 2 is the light or radiation imaging apparatus of claim 1, wherein the charge voltage conversion means and the AZD conversion means are between: A low-pass filter that restricts the passage of a signal of a high-frequency band component; and a holding unit that samples the voltage signal that has passed through the low-pass filter and holds the signal for a predetermined time. To do.
  • the low pass filter restricts the passage of a signal of a high frequency band component (high frequency noise) in the voltage signal converted by the charge voltage conversion means.
  • the holding means samples the voltage signal that has passed through the low-pass filter and holds it for a predetermined time. Further, the stable analog voltage signal from the holding means is converted into a digital voltage signal.
  • the AZD conversion means can convert a stable analog voltage signal into a digital voltage signal, reduce the input of high-frequency noise to the AZD conversion means, and increase the SZN ratio. High-accuracy images can be obtained.
  • the light or radiation imaging apparatus of the invention of claim 3 is the same as the light or radiation imaging apparatus of claim 1, but each voltage signal converted by the plurality of charge voltage conversion means.
  • a multiplexer that outputs the input voltage signals as a time-division signal obtained by switching each input voltage signal in time in a predetermined order and bundling each voltage signal converted by each of the different voltage conversion means.
  • the AZD conversion means samples each voltage signal of the time-division signal output from the multiplexer and converts it into a voltage signal of a digital time-division signal by sampling at a predetermined timing. Is a thing
  • the multiplexer inputs each voltage signal converted by the plurality of charge voltage conversion means, and the input voltage signal is a predetermined value. It switches in time in order, and outputs each voltage signal converted by each of different charge-voltage conversion means as a time-division signal.
  • the AZD conversion means samples each voltage signal of the time division signal output from the multiplexer at a predetermined timing and converts it into each voltage signal of a digital time division signal. Therefore, the analog voltage signal power can be converted into a digital voltage signal by providing only one AZD conversion means for a plurality of charge voltage conversion means, and the digital voltage signal can be converted into a digital voltage signal. Cost can be reduced.
  • the light or radiation imaging apparatus of the invention of claim 4 is the light or radiation imaging apparatus of claim 1, wherein the AZD conversion means includes a number corresponding to the plurality of charge voltage conversion means. It is characterized by that.
  • the AZD conversion means includes a number corresponding to the plurality of charge voltage conversion means. Therefore, the processing time in the AZD conversion means can be shortened as compared with the case where only one AZD conversion means is provided for a plurality of charge voltage conversion means.
  • the light or radiation imaging apparatus according to the invention of claim 5 is the light or radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the main signal, the first offset signal, and the second offset signal. Of these, at least one of them is sampled a plurality of times and is an average of these values.
  • At least one of the main signal, the first offset signal, and the second offset signal is sampled a plurality of times. It is a value obtained by averaging these values. Therefore, variation in at least one of the main signal, the first offset signal, and the second offset signal can be reduced, and correction can be performed based on a highly accurate value. As a result, the value corrected by the correction means can be highly accurate.
  • the light or radiation imaging apparatus of the invention of claim 6 is the light or radiation imaging apparatus of claim 1, wherein the first calculation value in the first calculation means and the second calculation means At least one of the second calculation value obtained by the calculation means and the first calculation value corrected by the correction means is filtered.
  • the first calculation value in the first calculation means, the second calculation value in the second calculation means, and the correction means By filtering at least one of the corrected first calculated value, the optimal first calculated value, the second calculated value, and the first calculated value corrected by the correcting means are obtained. Can be sought.
  • the light or radiation imaging apparatus according to the invention of claim 7 is the light or radiation imaging apparatus according to claim 1, wherein the second calculation value in the second calculation means is acquired in the past.
  • the averaging processing is performed using the second calculated value in the second calculating means. Is.
  • the second calculation value in the second calculation means is the second calculation value in the second calculation means acquired in the past. Is used to perform the averaging process. Therefore, it is possible to obtain the optimum second calculated value, and to obtain the first calculated value corrected by the optimum correcting means based on the averaged second calculated value.
  • the light or radiation imaging apparatus of the invention of claim 8 is the light or radiation imaging apparatus of claim 1, wherein the second offset signal power used for the calculation of the second calculation means is also the first.
  • the period up to the offset signal is a power of 2 of the period up to the main signal of the first offset signal force used in the calculation of the first calculation means.
  • the second offset signal force used for the calculation of the second calculation means is also the first calculation during the period until the first offset signal.
  • the first offset signal power used in the calculation of the means is also a power of 2 in the period until the main signal. Therefore, it is possible to simplify the division process and increase the processing speed.
  • the detection means includes a switching element that outputs a charge signal based on control of the control means, and the switching element includes a thin film transistor. It is characterized by being.
  • the switching element is a thin film transistor. Therefore, compared to switching elements such as MOS FETs, the switching elements themselves are less degraded by light or radiation. In other words, it can be used for a long time. In addition, the detection area can be increased by providing a plurality of detection means.
  • the correction means uses the first calculation value calculated by the first calculation means as the first calculation value used for the calculation of the first calculation means.
  • the offset signal power of the second computation means also corresponds to a period of the same length as the period up to the main signal. Correction is performed using the second calculated value. That is, the first calculation value is corrected to remove the noise component due to leakage of the charge signal accumulated during the period up to the first offset signal power main signal. Therefore, it is possible to reduce deterioration in image quality due to leakage (leakage current) of the charge signal accumulated in the detection means, and to prevent a long photographing time.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an X-ray imaging apparatus.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an X-ray detector.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of an X-ray detection element.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a charge detection unit.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining timing of conversion into a digital voltage signal by an AZD converter.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an overall configuration of an X-ray imaging apparatus in modified implementation (3).
  • Second calculation section (second calculation means)
  • FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the X-ray imaging apparatus.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the X-ray detector.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the X-ray detection element.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the charge detection unit.
  • the X-ray imaging apparatus includes an X-ray tube 1 that irradiates a subject M to be imaged with X-rays, a top plate 2 on which the subject M is placed, and a subject M.
  • X-ray detector 3 which converts the charge signal into a voltage signal and outputs it as a charge signal according to the X-ray dose transmitted through the X-ray detector 3
  • AZD change 4 that converts the voltage signal output from the digital signal to the digital signal
  • the image processing unit 5 that processes the digital voltage signal converted by the AZD change 4 and images, and various controls related to X-ray imaging
  • the X-ray tube control unit 7 that controls the X-ray tube 1 by generating tube voltage and tube current based on the control of the main control unit 6, and input settings related to X-ray imaging Input unit 8, display unit 9 for displaying X-ray images obtained by processing by image processing unit 5, and processing by image processing unit 5 And a like storage unit 10, which stores a X-ray image.
  • the X-ray tube 1 is disposed so as to face the X-ray detector 3 with a subject eye placed on the top 2 interposed therebetween. Further, as shown in FIG. 2, the X-ray detector 3 includes a plurality of X-ray detection elements 11, an X-ray detection control unit 12, a gate driver unit 13, an amplifier array unit 14, and a multiplexer 36.
  • the plurality of X-ray detection elements 11 are connected to the gate driver unit 13 through gate lines GL1 to GL5, and are connected to the amplifier array unit 14 through data lines DL1 to DL5.
  • the amplifier array unit 14 is connected to the multiplexer 36.
  • the X-ray detection control unit 12 is connected to the gate driver unit 13 and the amplifier array unit 14.
  • the X-ray detection element 11 outputs a charge signal in response to incident X-rays, and is arranged in a two-dimensional matrix (matrix) in the vertical and horizontal directions on the X-ray detection surface S on which X-rays are incident.
  • the arrangement is as follows. For example, on the actual X-ray detection surface S, X-ray detection elements 11 are arranged in rows (horizontal) 4 096 X column (vertical) Arranged in a two-dimensional matrix of about 4096 and used.
  • the X-ray detection elements 11 are arranged in a two-dimensional matrix of rows 5 X columns 5, and a plurality of gate lines GL1 to GL5 are connected to the gate driver 13 (
  • the X-ray detection control unit 12) is commonly connected to the X-ray detection elements 11 arranged in the row direction among the plurality of X-ray detection elements 11 arranged in a matrix.
  • the X-ray detection element 11 includes a common electrode 15 for applying a high bias voltage, an X-ray conversion layer 16 for converting incident X-rays into a charge signal, and an X-ray And an active matrix substrate 17 that collects, stores, and reads (outputs) the charge signals converted by the conversion layer 16.
  • the X-ray conversion layer 16 is made of an X-ray sensitive semiconductor.
  • a-Se amorphous selenium
  • a predetermined number of carriers (charge signals) proportional to the energy of the X-rays are directly generated (direct conversion type).
  • the active matrix substrate 17 is provided with a glass substrate 18. Further, on the glass substrate 18, a bias voltage is applied from the common electrode 15.
  • a collection electrode 19 that collects the charge signal converted by the X-ray conversion layer 16, a capacitor 20 that accumulates the charge signal collected by the collection electrode 19, a thin film transistor (TFT) 21 as a switching element, a gate Gate lines GL1 to GL5 for controlling the thin film transistor 21 from the driver unit 13 and data lines DL1 to DL5 for reading charge signals from the thin film transistor 21 are provided.
  • TFT thin film transistor
  • the X-ray detection element 11 described above corresponds to the detection means in the present invention.
  • the X-ray detection control unit 12 is controlled by the main control unit 6 (see FIG. 1). As shown in FIG. 2, the gate driver unit 13, the amplifier array unit 14, the multiplexer 36, and the AZD conversion 4 is controlled in such a manner that the charge signals detected by all the X-ray detection elements 11 are sequentially and selectively extracted from the amplifier array section 14 and further output from the multiplexer 36 in sequence.
  • the X-ray detection control unit 12 includes a gate operation signal for starting the operation of the gate driver unit 13, an amplifier operation signal for starting the operation of the amplifier array unit 14, and a multiplexer control signal for controlling the operation of the multiplexer 36.
  • AZD strange 4 It is configured to output an AZD conversion control signal for controlling the operation.
  • the X-ray detection control unit 12 described above corresponds to a control unit that controls the X-ray detection element 11 to output a charge signal by starting the operation of the gate driver unit 13 in the present invention.
  • the gate driver unit 13 operates the thin film transistor 21 of each X-ray detection element 11 in order to selectively extract the charge signals detected by all the X-ray detection elements 11. Specifically, the gate driver unit 13 selectively operates the gate lines GL1 to GL5 sequentially based on the gate operation signal from the X-ray detection control unit 12, and the X-ray connected to the operated gate line. The thin film transistors 21 of the detection element 11 are simultaneously switched on, and the charge signal stored in the capacitor 20 is output to the amplifier unit 14 through the data lines DL1 to DL5.
  • the charge detection amplifier circuit 31 described above corresponds to the charge voltage conversion means in the present invention.
  • the amplifier array unit 14 includes a number corresponding to the data lines DL1 to DL5.
  • Charge detectors 30 (five in FIG. 2) are provided. Furthermore, as shown in FIG. 4, each charge detection unit 30 receives a charge signal output from each X-ray detection element 11 and converts it into a voltage signal (CSA: Charge Sensitive Amplifier) 31 It has.
  • CSA Charge Sensitive Amplifier
  • the charge detection unit 30 in the amplifier array unit 14 shown in FIG. 2 is configured to operate based on an amplifier operation signal from the X-ray detection control unit 12. Specifically, based on the amplifier operation signal from the X-ray detection control unit 12, the charge detection amplification circuit 31 of the charge detection unit 30 shown in FIG. 4 converts the charge signal into a voltage signal and outputs it to the multiplexer 36. To do.
  • the charge detection amplification circuit 31 of the charge detection unit 30 is an amplification element, and an operational amplifier A1 whose inverting input terminals are connected to the data lines DL1 to DL5, and an inverting input of the operational amplifier A1.
  • a feedback capacitor Cf provided between the terminal and the output terminal, and a switch SW1 provided in parallel with the feedback capacitor Cf.
  • a reference voltage Vrel ⁇ is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier A1.
  • the reference voltage Vref is the ground level (0 [V]).
  • the switch SW1 is switched on and off based on the control from the X-ray detection control unit 12. And change to a shut-off state. Specifically, the switch SW1 is in a conductive state for a predetermined time based on an amplifier operation signal of 12 X-ray detection control units.
  • the switch SW1 is in a conductive state, the charge (charge signal) accumulated in the feedback capacitor Cf is discharged and the feedback capacitor Cf force ⁇ is set, and the charge detection amplifier circuit 31 is initialized. It becomes the state that became.
  • the charge detection amplifier circuit 31 is configured to output a voltage corresponding to the charge signal input after the initialization state is released.
  • the multiplexer 36 is provided with a number of switches S 1 to S 5 (five in FIG. 2) corresponding to the number of charge detection units 30.
  • any one of the switches S1 to S5 is sequentially switched to the ON state and output from the charge detection unit 30 (here, five).
  • Each voltage signal (CH1 to CH5) to be output is output to the AZD converter 4 shown in FIG.
  • the AZD converter 4 samples each voltage signal of the time-division signal from the multiplexer 36 at a predetermined timing based on the AZD conversion control signal from the X-ray detection control unit 12. Thus, it is converted into each voltage signal of a digital time-division signal and output to the image processing unit 5.
  • the image processing unit 5 includes a first calculation unit 50, a second calculation unit 51, and a correction unit 52.
  • the first arithmetic unit 50 includes an AZD immediately after the X-ray detection control unit 12 finishes controlling the X-ray detection element 11 connected to a predetermined one of the plurality of gate lines. From the main signal, which is the digital voltage signal converted in the modification 4, the digital voltage converted in the AZD modification 4 immediately before the X-ray detection control unit 12 starts controlling the X-ray detection element 11.
  • the first calculation value obtained by subtracting the first offset signal, which is a signal, is calculated.
  • the second calculation unit 51 includes a predetermined one of the plurality of gate lines in the vicinity of the gate line used for the calculation in the first calculation unit 50. Just before starting control of the X-ray detection element 11 connected to the gate line, A second calculation value which is a difference between the second offset signal which is the voltage signal of the first offset signal and the first offset signal used for the calculation of the first calculation unit 50 is calculated.
  • the correction unit 52 uses the first calculation value calculated by the first calculation unit 50 as the period until the main signal of the first offset signal force used for the calculation of the first calculation unit 50. Correction is performed using the second calculation value calculated by the second calculation unit 51 corresponding to the period of the same length.
  • the correction unit 52 also has the second offset signal power used for the calculation of the second calculation unit 51 for the period from the first offset signal used for the calculation of the first calculation unit 50 to the main signal.
  • a period ratio storage unit 53 that stores a ratio of periods up to one offset signal is provided. Note that the first calculation unit 50 described above corresponds to the first calculation unit in the present invention, and the second calculation unit 51 described above corresponds to the second calculation unit in the present invention, and the correction described above.
  • the part 52 corresponds to the correcting means in the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the timing of conversion into a digital voltage signal by the AZD converter.
  • the main control unit 6 controls the X-ray detection control of the X-ray tube control unit 7 and the X-ray detector 3. Part 12 is controlled.
  • the X-ray tube control unit 7 generates tube voltage and tube current based on the control from the main control unit 6 to control the X-ray tube 1, and the subject M is irradiated with X-rays from the X-ray tube 1. Further, the X-ray transmitted through the subject M is converted into a charge signal corresponding to the X-ray dose transmitted through the subject M by the X-ray detection element 11 of the X-ray detector 3 and accumulated by the capacitor 20.
  • the charge signal accumulated in the capacitor 20 is in a state in which the thin film transistor 21 serving as a switching element is opened based on the gate operation signal from the gate driver unit 13 of the X-ray detector 3, and the data line It is output to the amplifier array section 14 through DL1 to DL5.
  • the thin film transistor 21 is in a closed state, but this closed state is not perfect and is not connected to the data line.
  • a part of the charge signal stored in each of the capacitors 20 of the plurality of connected X-ray detection elements 11 leaks and reaches the amplifier array section 14. As described above, in FIG.
  • the X-ray detection elements 11 are arranged in a two-dimensional matrix of row 5 X column 5.
  • the number of X-ray detection elements 11 connected to one data line is arranged in a two-dimensional matrix of about 4096 X columns 4096.
  • the number of charge signals leaking from the capacitor 20 is also increased to 4096.
  • the charge signal stored in the capacitor 20 also increases, and the charge signal leaking from the capacitor 20 also increases.
  • the X-ray detection control unit 12 of the X-ray detector 3 starts with the charge detection amplification circuit 31 of the amplifier array unit 14 based on the control from the main control unit 6 (see FIG. 1). Then, control for outputting the amplifier operation signal shown in FIG. 5 is performed, and thereafter, the X-ray detection control unit 12 performs control for causing the gate driver unit 13 to output the gate operation signal shown in FIG.
  • FIG. 5 is explained.
  • Fig. 5 shows that the amplifier operation signal, gate operation signal, and AZD change ⁇ are operating at the H level.
  • the timing of the X-ray detector 11 connected to the data line (i1) row for example, DL1 shown in FIG. 2
  • the right part of FIG. FIG. 2 shows the timing in the X-ray detection element 11 connected to the i-th data line (for example, DL2 shown in FIG. 2).
  • X (i) is output immediately before the gate operation signal is output by the X-ray detection control unit 12 to the X-ray detection element 11 connected to the data line (DL2) in the i-th row.
  • This is an offset signal (first offset signal) that is a digital voltage signal converted in the fourth modification.
  • Y (i) is an X-ray detection element 11 connected to a predetermined one of the plurality of gate lines (i-th row data line). This is the main signal that is a digital voltage signal converted by AZD change 4 immediately after the gate operation signal is output to 11, and the gate operation is completed.
  • X (i ⁇ 1) is a predetermined one gate line in the vicinity of the gate line (DL2) used for the calculation in the first calculation unit 50 among the plurality of gate lines.
  • (I-1) In the X-ray detector element 11 connected to the data line (DL1) in the row, immediately before the amplifier operation signal is output and the output of the gate operation signal is started, conversion is performed with AZD change 4. This is an offset signal (second offset signal) which is a digital voltage signal.
  • Y (i-1) is the gate of the X-ray detection control unit 12 to the X-ray detection element 11 in the X-ray detection element 11 connected to the data line of the (i-l) th row.
  • T represents the period of the period of the amplifier operation signal, which is the time for processing the charge signal detected by the X-ray detection element 11 connected to one data line, and before the gate operation signal.
  • T be the period between the offset signal and the main signal, for example, the period from X (i) to Y (i) and the period from X (i ⁇ 1) force to Y (i ⁇ 1).
  • T is 10 / z s ⁇ : LOO / z s
  • the gate driver unit 13 outputs a gate operation signal in order from each of the gate lines GL1 to GL5.
  • the AZD converter 4 obtains digital voltage signals X (i-1) and Y (i-l) shown in FIG. .
  • the AZD converter 4 obtains digital voltage signals X (i) and Y (i) shown in FIG.
  • the first arithmetic unit 50 performs an operation of subtracting the first offset signal X (i) from the main signal Y (i), and is included in the main signal Y (i). A value obtained by removing the first offset signal X (i), which is a noise component, is obtained, and this value is defined as a first calculation value Z (i). Further, the first calculation unit 50 outputs a signal indicating the first calculation value Z (i) to the correction unit 52.
  • the first offset signal X (i) force which is the difference between the second offset signal and the first offset signal, is also applied to the second offset signal X (i — Performs the operation of subtracting 1), and is connected to data line DL 1 during the period up to the second offset signal X (i—1) force first offset signal X (i) !, X
  • This value is the second calculated value L (i).
  • the second calculation unit 51 outputs a signal indicating the second calculation value Ll (i) to the correction unit 52.
  • the second calculation value corresponding to the period of the same length as the period up to the first offset signal force main signal used in the calculation of the first calculation unit 50 L2 (i) is required.
  • the first offset used for the calculation of the first calculation unit 50 is used.
  • Second offset signal force ⁇ / ⁇ which is the ratio of the period ( ⁇ ) until the first offset signal
  • the correction unit 52 reads this value and calculates the second calculation value L2 (i) as the second calculation value Ll (i) / ( ⁇ / ⁇ ). Therefore, the first offset signal X (i) force is also the main signal Y (i and LK
  • the charge signal leaking from the capacitor 20 of the X-ray detection element 11 connected to the data line DL 1 during the period until) can be obtained.
  • the correction unit 52 subtracts the second calculation value L2 (i) from the first calculation value Z (i) force calculated by the first calculation unit 50, thereby obtaining the first offset.
  • the signal X (i) force is also connected to the data line DL1 during the period up to the main signal Y (i), and the charge signal component leaking from the capacitor 20 of the X-ray detection element 11 can be removed.
  • the correction unit 52 used the first calculation value calculated by the first calculation unit 50 for the calculation of the first calculation unit 50. Correction is performed using the second calculation value calculated by the second calculation unit 51 corresponding to a period having the same length as the period from the first offset signal to the main signal. That is, the first calculation value is corrected to remove a noise component due to leakage of the charge signal accumulated in the period from the first offset signal to the main signal. Therefore, it is possible to reduce deterioration in image quality due to leakage (leakage current) of charge signals accumulated in the X-ray detection element 11, and to prevent an increase in imaging time.
  • the multiplexer 36 receives the voltage signals converted by the plurality of charge detection amplifier circuits 31, and switches the input voltage signals in time in a predetermined order to perform different charge detection amplifications.
  • Each voltage signal converted by each circuit 31 is bundled and output as a time-division signal.
  • the AZD conversion 4 samples each voltage signal of the time division signal output from the multiplexer 36 and converts it into each voltage signal of a digital time division signal by sampling at a predetermined timing. Therefore, the analog voltage signal power can be converted into a digital voltage signal by providing only one AZD converter 4 for a plurality of charge detection amplifier circuits 31. Cost can be reduced.
  • the switching element of the X-ray detection element 11 is a thin film transistor 21. Gatsutsu Therefore, compared to switching elements such as MOS FETs, the switching element itself is less degraded by light or radiation. That is, it can be used for a long time. In addition, a plurality of detection means can be provided to increase the detection area.
  • the first calculation unit 50 used for calculating the second offset signal is used for the calculation in the first calculation unit 50 (i) line
  • the force described as the (i-l) th row data line (DL1) as a predetermined one gate line in the vicinity of the gate line (DL2) (i1) other than the data line (DL1) in the first row Let's say that the data line in the vicinity is the data line (DL3) in the (i + 1) th row.
  • the correction unit 52 uses the second calculation unit 51 in the period until the first offset signal power used in the calculation of the first calculation unit 50 in advance is also the main signal.
  • the second offset signal force used in the calculation is also provided with the period ratio storage unit 53 that stores the ratio of the period until the first offset signal.
  • the calculation value Ll (i) Z2 is calculated, and this value may be set as the second calculation value L2 (i) and output to the correction unit 52.
  • the charge detection unit 30 includes only the charge detection circuit 30, but as shown in FIG. 6, the charge output from each X-ray detection element 11
  • a charge detection amplifier circuit 31 for inputting a signal and converting it to a voltage signal
  • a low-pass filter 34 for limiting the passage of a signal of a high frequency band component among the voltage signals converted by the charge detection amplifier circuit 31
  • a sample-and-hold circuit 33 that samples each voltage signal that has passed through the low-pass filter 34, holds it for a predetermined time, and outputs it may be provided.
  • the low-pass filter 34 restricts the passage of high-frequency band component signals (high-frequency noise) in the voltage signal converted by the charge detection amplifier circuit 31, and the low-pass filter 34 in the sample-and-hold circuit 33.
  • the voltage signal passing through 34 is sampled and held for a predetermined time.
  • a stable analog power supply from the sample and hold circuit 33 is provided.
  • the pressure signal is converted into a digital voltage signal.
  • the AZD converter 4 can convert a stable analog voltage signal into a digital voltage signal, reduce high-frequency noise from being input to the AZD converter 4, and increase the SZN ratio. High-accuracy images can be obtained.
  • the sample hold circuit 33 described above corresponds to the holding means in the present invention.
  • a plurality of charge detection units 30 charge detection amplification circuit 31
  • a mano-replexer 36 mano-replexer 36
  • one AZD modification 4 are provided.
  • the AZD conversion 4 may be provided with a number corresponding to the plurality of charge detection amplification circuits 31 without including the number. Therefore, compared with the case where only one AZD modification 4 is provided for a plurality of charge detection amplifier circuits 31, the processing time in the AZD modification 4 can be shortened.
  • any one of the main signal, the first offset signal, and the second offset signal is sampled a plurality of times, and is an average value thereof. You may do it. Accordingly, variation in at least one of the main signal, the first offset signal, and the second offset signal is reduced, and correction is performed based on a highly accurate value. As a result, the value corrected by the correction unit 52 can be made highly accurate.
  • the first calculation value in the first calculation unit 50, the second calculation value in the second calculation unit 51, and the first calculation value corrected by the correction unit 52 At least one of the calculated values of 1 may be filtered. That is, the first calculation value that is weighted and corrected by the optimal correction unit 52 can be obtained.
  • the second calculation value in the second calculation unit 51 is calculated by using the second calculation value in the second calculation unit 51 acquired in the past. It is also possible to perform a digitization process. For example, the second calculation value Lr (i) to be averaged is
  • the correction unit 52 uses the second calculation value Lr (i) subjected to the averaging process to calculate the first calculation value Z ′ (i) corrected by the optimum correction unit 52,
  • the first calculation value Z ′ (i) Z (i) ⁇ LI ′ (i) can be obtained by the equation.
  • the second offset signal force used for the calculation of the second calculation unit 51 is also in the first calculation unit 50 during the period (T) until the first offset signal. Used for calculation
  • the period from the first offset signal to the main signal (T) may be a power of 2.
  • the period ratio storage unit 53 stores a value that is a power of ⁇ / ⁇ force ⁇ .
  • the medical device has been described.
  • the present invention can also be applied to industrial fields such as non-destructive inspection, RI (Radio Isotope) inspection, and optical inspection. it can.
  • an X-ray imaging apparatus has been described as an example of a light or radiation imaging apparatus.
  • the present invention is not limited to X-rays, but visible light, radiation (neutron radiation, Even devices using ⁇ rays,) 8 wires, etc.) can be applied.
  • the X-ray detector elements 11 of the X-ray detector 3 have been described as being arranged in a two-dimensional matrix in the vertical and horizontal directions on the X-ray detection surface S. Detection element
  • 11 may be a one-dimensional line sensor in which a plurality of X-ray detection elements 11 are connected (a plurality of X-ray detection elements 11 are connected to a data line)! /.
  • the charge detection amplifier circuit 31 of the amplifier array unit 14 receives the charge signal output from the X-ray detection element 11 and converts it into a voltage signal.
  • the X-ray detection element 11 may be provided with a charge detection amplification circuit 31 and the charge signal may be converted into a voltage signal in the X-ray detection element 11.

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Description

明 細 書
光または放射線撮像装置
技術分野
[0001] この発明は、医療分野や非破壊検査、 RI (Radio Isotope)検査、および光学検査な どの産業分野などに用いられる光または放射線撮像装置に係り、特に、光または放 射線を検出する検出素子力 の電荷信号を読み出す技術に関する。
背景技術
[0002] 従来、検出された光または放射線に基づ!/ヽて撮像を行う撮像装置は、光または放 射線を検出する光または放射線検出器を備えている。ここで、 X線検出器を例に採つ て説明する。 X線検出器は、 X線感応型の X線変換層 (X線変換膜)を備えており、 X 線の入射により X線変換層はキャリア (電荷信号）に変換し、その変換された電荷信 号を読み出すことで X線を検出するものである。例えば、 X線検出器は、縦横の 2次 元マトリックス状に配列され、入射された X線を電荷信号に変換する複数の X線検出 素子、 X線検出素子で変換された電荷信号を電圧信号に変換する電荷検出増幅回 路（CSA: Charge Sensitive Amplifier)、電荷検出増幅回路からの電圧信号を増幅す る信号増幅回路、信号増幅回路から出力される電圧信号をサンプリングし、このサン プリングされた電圧信号を保持 (ホールド)し、 AZD変^^に出力するサンプルホー ルド回路などを備えたものがある。
[0003] さらに、 X線検出素子は、共通電極力もバイアス電圧が印加されたことに基づいて、 X線変換層で変換された電荷信号を収集する収集電極、収集電極で収集された電 荷信号を蓄積するコンデンサ、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ (TFT:Thin Film Transistor)、ゲートドライバから薄膜トランジスタを制御するためのゲート線、薄 膜トランジスタ力 電荷信号が読み出されるデータ線など力 なるものである。
[0004] ここで、被検体 Mに X線を照射して X線撮像を行う場合には、被検体 Mを透過した X線像がアモルファスセレン膜上に投影されて、像の濃淡に比例した電荷信号が膜 内に発生する。その後、膜内で生成された電荷信号が、キャリア収集電極に収集さ れ、この収集電極で収集された電荷信号をコンデンサにより蓄積する。さら〖こ、このコ ンデンサに蓄積された電荷信号は、薄膜トランジスタ (TFT)によるスイッチング動作 により電荷検出増幅回路に出力される。
[0005] このような構成において、 X線検出器のコンデンサに蓄積された電荷信号は、薄膜 トランジスタによるスイッチング動作により電荷検出増幅回路に出力される力 この薄 膜トランジスタが OFFの状態であっても、この OFFの状態は完全ではなぐコンデン サから若干の電荷信号の漏れ (漏れ電流）が存在する。さらに、薄膜トランジスタから 電荷信号が読み出されるデータ線に多くの検出素子が接続されていると、この検出 素子の数だけ電荷信号の漏れも増え、画質に与える影響が大きくなる。つまり、この 電荷信号の漏れによりアーチファクトが発生し画質が劣化するという問題がある。この 問題を解決するために、最初に、ゲートドライバからの制御により各ゲート線に接続さ れた全検出素子の薄膜トランジスタを順次 ONの状態にして、漏れ電流を含んだ全 検出素子力ゝらのデータ (電荷信号)を収集する。その後、漏れ電流に相当する全検 出素子からのデータ (電荷信号)を収集し、漏れ電流を含んだ全検出素子からの電 荷信号から、漏れ電流分のみの電荷信号を減算することにより、コンデンサからの電 荷信号の漏れの影響を低減させていた (例えば、特許文献 1, 2参照)。
特許文献 1：特開 2004— 23750号公報
特許文献 2：特開 2003— 319264号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、従来の光または放射線撮像装置では、次のような問題がある。すな わち、ゲートドライバからの制御により各ゲート線に接続された全検出素子の薄膜トラ ンジスタを順次 ONの状態にして、漏れ電流を含んだ全検出素子からのデータ (電荷 信号)を収集する。その後、漏れ電流に相当する全検出素子からのデータ (電荷信 号)を収集し、漏れ電流を含んだ全検出素子からの電荷信号から、漏れ電流分のみ の電荷信号を減算する。このような場合には、漏れ電流に相当する全検出素子から のデータ (電荷信号)を収集するための時間が余分に必要となり、撮影時間が長くな るという問題がある。
[0007] この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、 X線検出器の検出素 子で蓄積された電荷信号の漏れ (漏れ電流）による画質の劣化を低減させ、かつ、撮 影時間が長くなることを防ぐことができる光または放射線撮像装置を提供することを 目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明の光または放射線撮像装置は、（A)光または放射線に感応し て電荷信号を出力する行列状に配列された複数の検出手段と、 (B)前記複数の検 出手段から出力された、それぞれの電荷信号を電圧信号に変換する複数の電荷電 圧変換手段と、 (C)前記複数の電荷電圧変換手段で変換された電圧信号を入力し、 所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの電圧信号に変換する AZD変換手段 と、（D)前記検出手段に対して電荷信号を出力させる制御を行う制御手段と、（E)前 記制御手段と、前記行列状に配列された複数の検出手段のうち、行方向に配列され 検出手段と、を共通に接続する複数のゲート線と、（F)前記制御手段が、前記複数 のゲート線のうち、所定の一つのゲート線に接続された前記検出手段に対して制御 を終了した直後に、前記 AZD変換手段で変換されたデジタルの電圧信号である主 信号から、当該制御手段により当該検出手段に対して制御を開始する直前に、前記 AZD変換手段で変換されたデジタルの電圧信号である第 1のオフセット信号を減算 した第 1の演算値を演算する第 1の演算手段と、（G)前記制御手段が、前記複数の ゲート線のうち、前記第 1の演算手段での演算に用いられたゲート線の近傍の、所定 の一つのゲート線に接続された前記検出手段に対して制御を開始する直前に、前記 AZD変換手段で変換されたデジタルの電圧信号である第 2のオフセット信号と、前 記第 1の演算手段の演算に用いられた第 1のオフセット信号と、の差分である第 2の 演算値を演算する第 2の演算手段と、 (H)前記第 1の演算手段で演算された第 1の 演算値を、当該第 1の演算手段の演算に用いられた第 1のオフセット信号力 主信号 までの期間と同じ長さの期間に対応した、前記第 2の演算手段で演算された第 2の演 算値を用いて補正を行う補正手段と、を備えていることを特徴とするものである。
[0009] 請求項 1の発明の作用は次のとおりである。まず、行列状に配列された複数の検出 手段に光または放射線が入射された場合に、これら検出手段は、この入射された光 または放射線に感応して電荷信号を出力する。さらに、検出手段から出力された電 荷信号は、電荷電圧変換手段で電圧信号に変換される。また、 AZD変換手段は、 電荷電圧変換手段で変換された電圧信号を入力し、所定のタイミングでサンプリング してデジタルの各電圧信号に変換する。
[0010] また、制御手段は、検出手段に対して電荷信号を出力させる制御を行う。ここで、 制御手段と、行列状に配列された複数の検出手段のうち、行方向に配列された検出 手段とは、複数のゲート線により共通に接続されている。また、第 1の演算手段は、制 御手段が、複数のゲート線のうち、所定の一つのゲート線に接続された検出手段に 対して制御を終了した直後に、 AZD変換手段で変換されたデジタルの電圧信号で ある主信号から、当該制御手段により当該検出手段に対して制御を開始する直前に 、AZD変換手段で変換されたデジタルの電圧信号である第 1のオフセット信号を減 算した第 1の演算値を演算する。つまり、第 1の演算値は、主信号に含まれているノィ ズ成分の信号 (第 1のオフセット信号)を除去した値となる。さらに、第 2の演算手段は 、制御手段が、複数のゲート線のうち、第 1の演算手段での演算に用いられたゲート 線の近傍の、所定の一つのゲート線に接続された検出手段に対して制御を開始する 直前に、 AZD変換手段で変換されたデジタルの電圧信号である第 2のオフセット信 号と、第 1の演算手段の演算に用いられた第 1のオフセット信号と、の差分である第 2 の演算値を演算する。つまり、第 2の演算値は、第 2のオフセット信号と第 1のオフセッ ト信号との期間において蓄積された、電荷信号の漏れ (漏れ電流)の値である。さら に、補正手段は、第 1の演算手段で演算された第 1の演算値を、当該第 1の演算手 段の演算に用いられた第 1のオフセット信号力も主信号までの期間と同じ長さの期間 に対応した、前記第 2の演算手段で演算された第 2の演算値を用いて補正を行う。つ まり、第 1の演算値は、第 1のオフセット信号力も主信号までの期間に蓄積された電荷 信号の漏れによるノイズ成分を除去する補正がされる。
[0011] したがって、検出手段で蓄積された電荷信号の漏れ (漏れ電流）による画質の劣化 を低減させ、かつ、撮影時間が長くなることを防ぐことができる。
[0012] また、請求項 2の発明の光または放射線撮像装置は、請求項 1に記載の光または 放射線撮像装置において、前記電荷電圧変換手段と AZD変換手段との間には、 高周波帯域成分の信号の通過を制限するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタ を通過した電圧信号をサンプリングし所定の時間において保持する保持手段と、を 備えて 、ることを備えて 、ることを特徴とするものである。
[0013] この発明の請求項 2の光または放射線撮像装置によれば、ローパスフィルタは、電 荷電圧変換手段で変換された電圧信号における、高周波帯域成分の信号 (高周波 ノイズ)の通過を制限し、保持手段では、このローパスフィルタを通過した電圧信号を サンプリングし所定の時間において保持する。さらに、この保持手段からの安定した アナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換する。つまり、 AZD変換手段で は、安定したアナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換し、また、高周波ノィ ズが AZD変換手段に入力されることを低減させ、 SZN比を高くすることができ、高 精度な画像を得ることができる。
[0014] また、請求項 3の発明の光または放射線撮像装置は、請求項 1に記載の光または 放射線撮像装置にお!ヽて、前記複数の電荷電圧変換手段で変換された各電圧信 号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電 荷電圧変換手段のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分割 信号として出力するマルチプレクサを備え、前記 AZD変換手段は、前記マルチプレ クサから出力された時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリ ングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換することを特徴とするものである
[0015] この発明の請求項 3の光または放射線撮像装置によれば、マルチプレクサは、複数 の電荷電圧変換手段で変換された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信 号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電荷電圧変換手段のそれぞれで変換さ れた各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号として出力する。さらに、 AZD変 換手段は、前記マルチプレクサから出力された時分割信号の各電圧信号について、 所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換する 。したがって、複数の電荷電圧変換手段に対して、 AZD変換手段を一つだけ備え るだけで、アナログの電圧信号力もデジタルの電圧信号に変換することができ、デジ タルの電圧信号に変換するためのコストを削減することができる。 [0016] また、請求項 4の発明の光または放射線撮像装置は、請求項 1に記載の光または 放射線撮像装置において、 AZD変換手段は、前記複数の電荷電圧変換手段に対 応した数を備えて 、ることを特徴とするものである。
[0017] この発明の請求項 4の光または放射線撮像装置によれば、 AZD変換手段は、複 数の電荷電圧変換手段に対応した数を備えている。したがって、複数の電荷電圧変 換手段に対して一つだけ AZD変換手段を備えて ヽる場合と比べて、 AZD変換手 段での処理時間を短縮することができる。
[0018] また、請求項 5の発明の光または放射線撮像装置は、請求項 1に記載の光または 放射線撮像装置において、前記主信号と、前記第 1のオフセット信号と、前記第 2の オフセット信号とのうち、少なくともいずれか一つを複数回サンプリングし、これらを平 均した値であることを特徴とするものである。
[0019] この発明の請求項 5の光または放射線撮像装置によれば、主信号と、第 1のオフセ ット信号と、第 2のオフセット信号とのうち、少なくともいずれか一つを複数回サンプリ ングし、これらを平均した値である。したがって、主信号と、第 1のオフセット信号と、第 2のオフセット信号とのうち、少なくともいずれか一つの信号のそれぞれにおいてのバ ラツキを減らし、精度の高い値に基づいて補正を行うことができ、その結果、補正手 段で補正された値は精度の高いものとすることができる。
[0020] また、請求項 6の発明の光または放射線撮像装置は、請求項 1に記載の光または 放射線撮像装置において、前記第 1の演算手段での第 1の演算値と、前記第 2の演 算手段での第 2の演算値と、前記補正手段で補正された第 1の演算値との、少なくと もいずれか一つをフィルタ処理することを特徴とするものである。
[0021] この発明の請求項 6の光または放射線撮像装置によれば、第 1の演算手段での第 1の演算値と、第 2の演算手段での第 2の演算値と、補正手段で補正された第 1の演 算値との、少なくともいずれか一つをフィルタ処理することにより、最適な第 1の演算 値、第 2の演算値、補正手段で補正された第 1の演算値を求めることができる。
[0022] また、請求項 7の発明の光または放射線撮像装置は、請求項 1に記載の光または 放射線撮像装置において、前記第 2の演算手段での第 2の演算値を、過去に取得し た当該第 2の演算手段での第 2の演算値を用いて、平均化処理を行うことを特徴とす るものである。
[0023] この発明の請求項 7の光または放射線撮像装置によれば、第 2の演算手段での第 2の演算値は、過去に取得した当該第 2の演算手段での第 2の演算値を用いて、平 均化処理が行われる。したがって、最適な第 2の演算値を求めることができ、この平 均化処理された第 2の演算値に基づぐ最適な補正手段で補正された第 1の演算値 を求めることができる。
[0024] また、請求項 8の発明の光または放射線撮像装置は、請求項 1に記載の光または 放射線撮像装置において、第 2の演算手段の演算に用いられる第 2のオフセット信 号力も第 1のオフセット信号までの期間は、第 1の演算手段の演算に用いられた第 1 のオフセット信号力 主信号までの期間の、 2の累乗であることを特徴とするものであ る。
[0025] この発明の請求項 8の光または放射線撮像装置によれば、第 2の演算手段の演算 に用いられる第 2のオフセット信号力も第 1のオフセット信号までの期間は、第 1の演 算手段の演算に用いられた第 1のオフセット信号力も主信号までの期間の、 2の累乗 である。したがって、割り算処理の簡略ィ匕を行うことでき、処理速度を高めることがで きる。
[0026] また、請求項 9の発明の光または放射線撮像装置は、前記検出手段は、前記制御 手段の制御に基づいて電荷信号を出力するスイッチング素子と、を備え、前記スイツ チング素子は、薄膜トランジスタであることを特徴とするものである。
[0027] この発明の請求項 9の光または放射線撮像装置によれば、スイッチング素子は、薄 膜トランジスタである。したがって、 MOS型 FETなどのスイッチング素子に比べて、光 または放射線の照射によるスイッチング素子自体の劣化が少ない。つまり、長期間使 用することができる。また、複数の検出手段を備えて検出面積を大きくすることができ る。
発明の効果
[0028] この発明に係る光または放射線撮像装置によれば、補正手段は、第 1の演算手段 で演算された第 1の演算値を、当該第 1の演算手段の演算に用いられた第 1のオフ セット信号力も主信号までの期間と同じ長さの期間に対応した、第 2の演算手段で演 算された第 2の演算値を用いて補正を行う。つまり、第 1の演算値は、第 1のオフセッ ト信号力 主信号までの期間に蓄積された電荷信号の漏れによるノイズ成分を除去 する補正がされる。したがって、検出手段で蓄積された電荷信号の漏れ (漏れ電流) による画質の劣化を低減させ、かつ、撮影時間が長くなることを防ぐことができる。 図面の簡単な説明
[図 1]X線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
[図 2]X線検出器を示すブロック図である。
[図 3]X線検出素子の構成を示す断面図である。
[図 4]電荷検出部を示すブロック図である。
[図 5]AZD変換器でデジタルの電圧信号に変換されるタイミングを説明する図であ る。
[図 6]変形実施 (3)における X線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
符号の説明
4 · - A,D変換器 (AZD変換手段）
11 · - X線検出素子 (検出手段）
12 · - X線検出制御部 (制御手段）
21 · ·· 薄膜トランジスタ
31 · ·· 電荷検出増幅回路 (電荷電圧変換手段)
33 · ·· サンプルホールド回路 (保持手段）
34 · · · ローパスフィルタ
36 · · · マノレチプレクサ
50 · ·· 第 1の演算部 (第 1の演算手段）
51 · ·· 第 2の演算部 (第 2の演算手段）
52 · ·· 補正部 (補正手段）
GL1〜GL5 … ゲート線
発明を実施するための最良の形態
検出手段で蓄積された電荷信号の漏れ (漏れ電流）による画質の劣化を低減させ、 かつ、撮影時間が長くなること防ぐという目的を実現した。 実施例
[0032] 実施例の光または放射線撮像装置の一例として、 X線撮像装置を用いて説明する 。以下、この X線撮像装置を図面に基づいて詳細に説明する。図 1は X線撮像装置 の全体構成を示すブロック図である。図 2は X線検出器を示すブロック図である。図 3 は X線検出素子の構成を示す断面図である。図 4は電荷検出部を示すブロック図で ある。
[0033] 図 1に示すように、 X線撮像装置は、撮像対象である被検体 Mに X線を照射する X 線管 1と、被検体 Mを載置させる天板 2と、被検体 Mを透過した X線量に応じた電荷 信号に変換 (X線を電荷信号として検出)し、さらに、この電荷信号を電圧信号に変 換して出力する X線検出器 3と、 X線検出器 3から出力された電圧信号をデジタルの 電圧信号に変換する AZD変 4と、 AZD変 4で変換されたデジタルの電圧 信号を処理して画像化する画像処理部 5と、 X線撮影に関する種々の制御を行う主 制御部 6と、主制御部 6での制御に基づいて管電圧や管電流を発生させ X線管 1を 制御する X線管制御部 7と、 X線撮影に関する入力設定を行うことが可能な入力部 8 、画像処理部 5で処理されて得られた X線画像などを表示する表示部 9、画像処理部 5で処理されて得られた X線画像などを記憶する記憶部 10、などを備えている。さら に、 X線撮像装置の各部構成を詳細に説明する。なお、上述した AZD変換器 4は、 本発明における AZD変換手段に相当する。
[0034] X線管 1は、天板 2に載置されている被検体 Μを挟んで X線検出器 3と対向するよう に配置されている。また、 X線検出器 3は、図 2に示すように、複数の X線検出素子 11 、 X線検出制御部 12、ゲートドライバ部 13、アンプアレイ部 14、マルチプレクサ 36と が備えられている。これら複数の X線検出素子 11は、ゲート線 GL1〜GL5によりゲ ートドライバ部 13と接続し、データ線 DL 1〜DL5によりアンプアレイ部 14と接続され ている。さらに、アンプアレイ部 14は、マルチプレクサ 36と接続されている。また、 X 線検出制御部 12はゲートドライバ部 13とアンプアレイ部 14とに接続されて 、る。
[0035] X線検出素子 11は、入射された X線に感応して電荷信号を出力するものであり、 X 線が入射される X線検出面 Sに縦横の 2次元マトリックス状 (行列状）に配列されてい る構成となっている。例えば、実際の X線検出面 Sには、 X線検出素子 11が行 (横) 4 096 X列（縦) 4096程度の 2次元マトリックス状に配列されて 、るものが用いられて ヽ る。なお、図 2においては、 X線検出素子 11が行 5 X列 5の 2次元マトリックス状に配 列したものを一例として図示しており、複数のゲート線 GL1〜GL5は、ゲートドライバ 部 13 (X線検出制御部 12)と、行列状に配列された複数の X線検出素子 11のうち、 行方向に配列され X線検出素子 11と、を共通に接続するものである。また、 X線検出 素子 11は、図 3に示すように、高電圧のバイアス電圧を印加するための共通電極 15 と、入射した X線を電荷信号に変換する X線変換層 16と、 X線変換層 16で変換され た電荷信号を収集，蓄積，読み出し（出力）を行うアクティブマトリックス基板 17と、を 備えている。
[0036] X線変換層 16は、 X線感応型半導体からなり、例えば、アモルファスセレン（a— Se )が、この X線変換層 16の表面へ面状に積層形成されている。また、 X線変換層 16 に X線が入射すると、この X線のエネルギーに比例した所定個数のキャリア (電荷信 号)が直接生成される構成 (直接変換型)となって!/ヽる。
[0037] アクティブマトリックス基板 17は、図 3に示すように、ガラス基板 18が設けられ、さら に、このガラス基板 18上には、共通電極 15からバイアス電圧が印加されたことに基 づいて、 X線変換層 16で変換された電荷信号を収集する収集電極 19、収集電極 19 で収集された電荷信号を蓄積するコンデンサ 20、スイッチング素子としての薄膜トラ ンジスタ（TFT:Thin Film Transistor) 21、ゲートドライバ部 13から薄膜トランジスタ 2 1を制御するためのゲート線 GL1〜GL5、薄膜トランジスタ 21から電荷信号が読み 出されるデータ線 DL1〜DL5、とを設けている。なお、上述した X線検出素子 11は、 本発明における検出手段に相当する。
[0038] 次に、 X線検出制御部 12は、主制御部 6 (図 1参照）から制御され、図 2に示すよう に、ゲートドライバ部 13とアンプアレイ部 14とマルチプレクサ 36と AZD変翻 4とを 統括制御するものであり、全 X線検出素子 11で検出された電荷信号を順次選択的 にアンプアレイ部 14から取り出し、さらに、マルチプレクサ 36から順次出力させる制 御を行うものである。具体的には X線検出制御部 12は、ゲートドライバ部 13の動作を 開始させるゲート動作信号と、アンプアレイ部 14の動作を開始させるアンプ動作信号 と、マルチプレクサ 36の動作を制御するマルチプレクサ制御信号と、 AZD変 4 の動作を制御する AZD変換制御信号とを出力する構成となっている。なお、上述し た X線検出制御部 12は、本発明におけるゲートドライバ部 13の動作を開始させ、 X 線検出素子 11に対して電荷信号を出力させる制御を行う制御手段に相当する。
[0039] 次に、ゲートドライバ部 13は、全 X線検出素子 11で検出された電荷信号を順次選 択的に取り出すために、各 X線検出素子 11の薄膜トランジスタ 21を動作させるもの である。詳細には、ゲートドライバ部 13は、 X線検出制御部 12からのゲート動作信号 に基づいて、ゲート線 GL1〜GL5を順次選択的に動作させ、この動作されたゲート 線に接続された X線検出素子 11の薄膜トランジスタ 21が一斉にスィッチオン状態に なり、コンデンサ 20に蓄積された電荷信号がデータ線 DL1〜DL5を通りアンプァレ ィ部 14に出力される構成となっている。なお、上述した電荷検出増幅回路 31は、本 発明における電荷電圧変換手段に相当する。
[0040] 次に、アンプアレイ部 14は、図 2に示すように、データ線 DL1〜DL5に対応した数
(図 2では 5つ）の電荷検出部 30が備えられている。さらに、各電荷検出部 30は、図 4 に示すように、各 X線検出素子 11から出力された電荷信号を入力し、電圧信号に変 換する電荷検出増幅回路（CSA: Charge Sensitive Amplifier) 31を備えている。
[0041] また、図 2に示すアンプアレイ部 14内の電荷検出部 30は、 X線検出制御部 12から のアンプ動作信号に基づいて動作する構成となっている。具体的には、 X線検出制 御部 12からのアンプ動作信号に基づいて、図 4に示す電荷検出部 30の電荷検出増 幅回路 31は電荷信号を電圧信号に変換し、マルチプレクサ 36に出力するものであ る。
[0042] さらに、電荷検出部 30の電気的構成について、図 4を用いて詳細に説明する。図 4 に示すように、電荷検出部 30の電荷検出増幅回路 31は、増幅素子であり、反転入 力端子がデータ線 DL1〜DL5に接続された演算増幅器 A1と、この演算増幅器 A1 の反転入力端子および出力端子の間に設けられた帰還コンデンサ Cf と、この帰還 コンデンサ Cf に並列に設けられたスィッチ SW1と、を備えている。また、演算増幅器 A1の非反転入力端子には、基準電圧 Vrel ^印加されている。なお、基準電圧 Vref は、接地レベル (0 [V] )である。
[0043] また、スィッチ SW1は、 X線検出制御部 12からの制御に基づいて、導通状態およ び遮断状態に変化するものである。具体的には、スィッチ SW1は X線検出制御部 12 力ものアンプ動作信号に基づいて、所定の時間において導通状態となる。ここで、ス イッチ SW1が導通状態の場合には、帰還コンデンサ Cf に蓄積された電荷 (電荷信 号)が放電され、帰還コンデンサ Cf 力 ^セットされた状態となり、電荷検出増幅回路 3 1が初期化された状態となる。さら〖こ、所定の時間経過後に、スィッチ SW1が遮断状 態、つまり、初期化状態が解除された時点以降にデータ線 DL1〜DL5から入力され た電荷信号が蓄積される。したがって、電荷検出増幅回路 31は、初期化状態が解除 された時点以降に入力された電荷信号に応じた電圧を出力する構成となっている。
[0044] 次に、図 2に示すように、マルチプレクサ 36は、電荷検出部 30の数に対応した数の スィッチ S1〜S5 (図 2では 5つ）が設けられている。また、 X線検出制御部 12からのマ ルチプレクサ制御信号に基づいて、順次スィッチ S1〜S5のいずれか一つを ON状 態に切換えて、電荷検出部 30 (ここでは、 5つ）から出力される各電圧信号 (CH1〜 CH5)の一つずつを束ねた時分割信号として、図 4に示す AZD変換器 4に出力す る構成となっている。
[0045] 次に、 AZD変換器 4は、マルチプレクサ 36からの時分割信号の各電圧信号を、 X 線検出制御部 12からの AZD変換制御信号に基づ 、て、所定のタイミングでサンプ リングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換し、画像処理部 5に出力する ものである。
[0046] 画像処理部 5は、図 1に示すように、第 1の演算部 50と、第 2の演算部 51と、補正部 52とを備えている。第 1の演算部 50は、 X線検出制御部 12が、複数のゲート線のう ち、所定の一つのゲート線に接続された X線検出素子 11に対して制御を終了した直 後に、 AZD変 4で変換されたデジタルの電圧信号である主信号から、当該 X線 検出制御部 12により当該 X線検出素子 11に対して制御を開始する直前に、 AZD 変 4で変換されたデジタルの電圧信号である第 1のオフセット信号を減算した第 1の演算値を演算するものである。
[0047] 第 2の演算部 51は、 X線検出制御部 12が、複数のゲート線のうち、第 1の演算部 5 0での演算に用いられたゲート線の近傍の、所定の一つのゲート線に接続された X線 検出素子 11に対して制御を開始する直前に、 AZD変 4で変換されたデジタル の電圧信号である第 2のオフセット信号と、第 1の演算部 50の演算に用いられた第 1 のオフセット信号と、の差分である第 2の演算値を演算するものである。
[0048] 補正部 52は、第 1の演算部 50で演算された第 1の演算値を、当該第 1の演算部 50 の演算に用いられた第 1のオフセット信号力も主信号までの期間と同じ長さの期間に 対応した、第 2の演算部 51で演算された第 2の演算値を用いて補正を行うものである 。また、補正部 52は、第 1の演算部 50の演算に用いられる第 1のオフセット信号から 主信号までの期間に対する、第 2の演算部 51の演算に用いられる第 2のオフセット信 号力も第 1のオフセット信号までの期間の比を記憶する期間比記憶部 53を備えてい る。なお、上述した第 1の演算部 50は、本発明における第 1の演算手段に相当し、上 述した第 2の演算部 51は、本発明における第 2の演算手段に相当し、上述した補正 部 52は、本発明における補正手段に相当する。
[0049] 次に、この X線撮像装置において、コンデンサ 20に蓄積された電荷信号の漏れ (漏 れ電流）による画質の劣化を低減させるための動作を、図 1〜5を用いて説明する。 図 5は、 AZD変換器でデジタルの電圧信号に変換されるタイミングを説明する図で ある。まず、図 1〜3に示すように、入力部 8での X線撮像開始の指示がされると、主 制御部 6は、 X線管制御部 7と X線検出器 3の X線検出制御部 12とが制御される。 X 線管制御部 7は、主制御部 6からの制御に基づいて管電圧や管電流を発生させ X線 管 1を制御し、 X線管 1から X線が被検体 Mに照射される。さらに、被検体 Mを透過し た X線は、 X線検出器 3の X線検出素子 11により被検体 Mを透過した X線量に応じた 電荷信号に変換され、コンデンサ 20により蓄積される。
[0050] ここで、コンデンサ 20に蓄積された電荷信号は、 X線検出器 3のゲートドライバ部 1 3からのゲート動作信号に基づいて、スイッチング素子である薄膜トランジスタ 21が開 いた状態となり、データ線 DL1〜DL5を通りアンプアレイ部 14に出力されることにな る。また、 X線検出器 3のゲートドライバ部 13からのゲート動作信号が出力されていな い場合には、薄膜トランジスタ 21は閉状態であるが、この閉状態は完全なものではな く、データ線に接続された複数の X線検出素子 11のコンデンサ 20のそれぞれに蓄 積された電荷信号の一部は漏れてアンプアレイ部 14に到達することになる。また、上 述したように、図 2では、 X線検出素子 11が行 5 X列 5の 2次元マトリックス状に配列し たものを一例としている力 行 4096 X列 4096程度の 2次元マトリックス状に配列され て 、るものにぉ 、ては、一つのデータ線に接続されて 、る X線検出素子 11の数は、 4096個にもなり、コンデンサ 20から漏れる電荷信号も大きくなる。また、 X線検出素 子 11に入射される X線強度が大き 、場合にぉ 、ても、コンデンサ 20に蓄積される電 荷信号も大きくなり、コンデンサ 20から漏れる電荷信号も大きくなる。
[0051] 次に、 X線検出器 3の X線検出制御部 12は、主制御部 6 (図 1参照）からの制御に 基づいて、まず、アンプアレイ部 14の電荷検出増幅回路 31に対して、図 5に示すァ ンプ動作信号を出力させる制御を行い、さらにその後に、 X線検出制御部 12は、ゲ ートドライバ部 13に対して図 5に示すゲート動作信号を出力させる制御を行う。ここで 図 5について説明する。図 5において、アンプ動作信号、ゲート動作信号、 AZD変 ^^のそれぞれが Hレベルの状態において、動作している状態であることを示す。ま た、図 5の左側の部分には、（i 1)行目のデータ線 (例えば、図 2に示す DL1)に接 続された、 X線検出素子 11におけるタイミング、図 5の右側の部分には、 i行目のデー タ線 (例えば、図 2に示す DL2)に接続された、 X線検出素子 11におけるタイミングに ついて図示されている。
[0052] また、 X(i)は、 X線検出制御部 12により、 i行目のデータ線 (DL2)に接続された X 線検出素子 11に対してゲート動作信号を出力する直前に、 AZD変 4で変換さ れたデジタルの電圧信号であるオフセット信号 (第 1のオフセット信号)である。 Y (i) は、複数のゲート線のうち、所定の一つのゲート線 (i行目のデータ線）に接続された X線検出素子 11において、 X線検出制御部 12が当該 X線検出素子 11に対してゲー ト動作信号を出力され、ゲート動作が終了した直後に、 AZD変 4で変換された デジタルの電圧信号である主信号である。また、 X(i— 1)は、複数のゲート線のうち、 当該第 1の演算部 50での演算に用いられたゲート線 (DL2)の近傍の、所定の一つ のゲート線である、（i—1)行目のデータ線 (DL1)に接続された X線検出素子 11に おける、アンプ動作信号が出力されて力もゲート動作信号の出力が開始される直前 に、 AZD変 4で変換されたデジタルの電圧信号であるオフセット信号 (第 2のォ フセット信号)である。 Y(i—1)は、（i—l)行目のデータ線に接続された X線検出素 子 11にお 、て、 X線検出制御部 12が当該 X線検出素子 11に対してゲート動作信号 を出力され、ゲート動作が終了した直後に、 AZD変 4で変換されたデジタルの 電圧信号である主信号である。
[0053] また、一つのデータ線に接続された、 X線検出素子 11で検出された電荷信号を処 理する時間であるアンプ動作信号の周期の時間を Tとし、また、ゲート動作信号の前 し
後のオフセット信号と主信号との期間である、例えば X(i)から Y (i)までの期間および X (i— 1)力ら Y (i— 1)までの期間を T とする。なお、 T は、 10 /z s〜： LOO /z s程度の
LK LK
期間である。
[0054] ここで、図 2に示す、例えば、 i行目のデータ線 (DL2)に接続された X線検出素子 1 1のコンデンサ 20から漏れでた電荷信号による画質の劣化を低減させるための動作 について説明する。まず、ゲートドライバ部 13は、ゲート線 GL1〜GL5のそれぞれか ら順にゲート動作信号が出力される。ここで、ゲート線 GL1を介してゲート動作信号 が出力される前後においては、 AZD変換器 4では、図 5に示す X (i—1) , Y (i- l) のデジタルの電圧信号を得る。さらに、ゲート線 GL2を介してゲート動作信号が出力 される前後においては、 AZD変換器 4では、図 5に示す X (i) , Y (i)のデジタルの電 圧信号を得る。
[0055] 次に、第 1の演算部 50では、主信号 Y (i)から、第 1のオフセット信号 X (i)を減算す る演算を行い、主信号 Y (i)に含まれているノイズ成分である第 1のオフセット信号 X(i )を除去された値が求められ、この値を第 1の演算値 Z (i)とする。さらに、第 1の演算 部 50は、第 1の演算値 Z (i)を示す信号を補正部 52に出力する。
[0056] 次に、第 2の演算部 51では、第 2のオフセット信号と第 1のオフセット信号と、の差分 である、第 1のオフセット信号 X(i)力も第 2のオフセット信号 X (i— 1)を減算する演算 を行い、第 2のオフセット信号 X(i—1)力 第 1のオフセット信号 X(i)までの期間にお いて、データ線 DL 1に接続されて!、る X線検出素子 11のコンデンサ 20から漏れた 電荷信号の大きさを求めることができる。この値を第 2の演算値 L (i)とする。さらに、 第 2の演算部 51は、第 2の演算値 Ll (i)を示す信号を補正部 52に出力する。
[0057] 次に、補正部 52では、まず、第 1の演算部 50の演算に用いられた第 1のオフセット 信号力 主信号までの期間と同じ長さの期間に対応した第 2の演算値 L2 (i)が求め られる。例えば、図 5に示すように、第 1の演算部 50の演算に用いられる第 1のオフセ ット信号力 主信号までの期間 (T )における、第 2の演算部 51の演算に用いられる
LK
第 2のオフセット信号力 第 1のオフセット信号までの期間 (Τ )の比である Τ /Ύ が
L L LK
2である場合には、補正部 52の期間比記憶部 53には、予め Τ /Ύ = 2が記憶され
L LK
ており、補正部 52は、この値を読み出して、第 2の演算値 L2 (i)を第 2の演算値 Ll (i ) / (Τ /Ύ )として演算する。したがって、第 1のオフセット信号 X (i)力も主信号 Y (i し LK
)までの期間における、データ線 DL 1に接続されて!、る X線検出素子 11のコンデン サ 20から漏れる電荷信号を求めることができる。
[0058] さらに、補正部 52は、第 1の演算部 50で演算された第 1の演算値 Z (i)力も第 2の演 算値 L2 (i)を減算することで、第 1のオフセット信号 X(i)力も主信号 Y (i)までの期間 における、データ線 DL1に接続されて 、る X線検出素子 11のコンデンサ 20から漏れ る電荷信号分を除去することができる。
[0059] 上述したように X線撮像装置によれば、補正部 52は、第 1の演算部 50で演算され た第 1の演算値を、当該第 1の演算部 50の演算に用いられた第 1のオフセット信号か ら主信号までの期間と同じ長さの期間に対応した、第 2の演算部 51で演算された第 2の演算値を用いて補正を行う。つまり、第 1の演算値は、第 1のオフセット信号から 主信号までの期間に蓄積された電荷信号の漏れによるノイズ成分を除去する補正が される。したがって、 X線検出素子 11で蓄積された電荷信号の漏れ (漏れ電流）によ る画質の劣化を低減させ、かつ、撮影時間が長くなることを防ぐことができる。
[0060] また、マルチプレクサ 36は、複数の電荷検出増幅回路 31で変換された各電圧信 号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番で時間的に切換え、異なる電 荷検出増幅回路 31のそれぞれで変換された各電圧信号の一つずつを束ねた時分 割信号として出力する。さらに、 AZD変翻 4は、マルチプレクサ 36から出力された 時分割信号の各電圧信号にっ 、て、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの 時分割信号の各電圧信号に変換する。したがって、複数の電荷検出増幅回路 31〖こ 対して、 AZD変換器 4を一つだけ備えるだけで、アナログの電圧信号力もデジタル の電圧信号に変換することができ、デジタルの電圧信号に変換するためのコストを削 減することができる。
[0061] また、 X線検出素子 11のスイッチング素子は、薄膜トランジスタ 21である。したがつ て、 MOS型 FETなどのスイッチング素子に比べて、光または放射線の照射によるス イッチング素子自体の劣化が少ない。つまり、長期間使用することができる。また、複 数の検出手段を備えて検出面積を大きくすることができる。
[0062] この発明は、上記実施形態に限られることはなぐ下記のように変形実施することが できる。
[0063] (1)上述した実施例の第 2の演算部 51において、第 2のオフセット信号を求めるた めに用いられる、第 1の演算部 50での演算に用いられた (i)行目のゲート線 (DL2) の近傍の、所定の一つのゲート線として、（i—l)行目のデータ線 (DL1)として説明し た力 （i 1)行目のデータ線 (DL1)以外の近傍のデータ線、例えば、（i+ 1)行目 のデータ線 (DL3)とするようにしてもょ 、。
[0064] (2)上述した実施例において、補正部 52は、予め第 1の演算部 50の演算に用いら れる第 1のオフセット信号力も主信号までの期間における、第 2の演算部 51の演算に 用いられる第 2のオフセット信号力も第 1のオフセット信号までの期間の比を記憶する 期間比記憶部 53を備えるようにしていた力 期間比記憶部 53を第 2の演算部 51に 備え、第 2の演算部 51で演算された第 2の演算値 LI (i)に、期間比記憶部 53に記憶 されている値である Τ /Ύ = 2が記憶されている場合には、第 2の演算部 51で第 2 し LK
の演算値 Ll (i) Z2を行う演算がされ、この値を第 2の演算値 L2 (i)とし、補正部 52 に出力するようにしてもよい。
[0065] (3)上述した実施例において、電荷検出部 30は、電荷検出回路 30のみを備えるよ うにしていたが、図 6に示すように、各 X線検出素子 11から出力された電荷信号を入 力し、電圧信号に変換する電荷検出増幅回路 31と、この電荷検出増幅回路 31で変 換された電圧信号のうち、高周波帯域成分の信号の通過を制限するローパスフィル タ 34と、ローパスフィルタ 34を通過した各電圧信号をサンプリングし所定の時間にお いて保持し、出力するサンプルホールド回路 33とを備えているようにしてもよい。した がって、ローパスフィルタ 34は、電荷検出増幅回路 31で変換された電圧信号におけ る、高周波帯域成分の信号 (高周波ノイズ)の通過を制限し、サンプルホールド回路 3 3では、このローパスフィルタ 34を通過した電圧信号をサンプリングし所定の時間に おいて保持する。さらに、このサンプルホールド回路 33からの安定したアナログの電 圧信号をデジタルの電圧信号に変換する。つまり、 AZD変換器 4では、安定したァ ナログの電圧信号をデジタルの電圧信号に変換し、また、高周波ノイズが AZD変換 器 4に入力されることを低減させ、 SZN比を高くすることができ、高精度な画像を得 ることができる。なお、上述したサンプルホールド回路 33は、本発明における保持手 段に相当する。
[0066] (4)上述した実施例において、複数の電荷検出部 30 (電荷検出増幅回路 31)と、 マノレチプレクサ 36と、一つの AZD変 4と、を備えるようにしていたが、マルチプ レクサ 36を備えず、 AZD変翻4は、複数の電荷検出増幅回路 31に対応した数を 備えるよう〖こしてもよい。したがって、複数の電荷検出増幅回路 31に対して一つだけ AZD変 4を備えて ヽる場合と比べて、 AZD変 4での処理時間を短縮する ことができる。
[0067] (5)上述した実施例において、主信号と、第 1のオフセット信号と、第 2のオフセット 信号とのうち、少なくともいずれか一つを複数回サンプリングし、これらを平均した値 であるようにしてもよい。したがって、主信号と、第 1のオフセット信号と、第 2のオフセ ット信号とのうち、少なくともいずれか一つの信号のそれぞれにおいてのバラツキを減 らし、精度の高い値に基づいて補正を行うことができ、その結果、補正部 52で補正さ れた値は精度の高いものとすることができる。
[0068] (6)上述した実施例において、第 1の演算部 50での第 1の演算値と、第 2の演算部 51での第 2の演算値と、補正部 52で補正された第 1の演算値との、少なくともいずれ か一つをフィルタ処理するようにしてもよい。つまり、重み付けがされ最適な補正部 52 で補正された第 1の演算値を求めることができる。
[0069] (7)上述した実施例において、第 2の演算部 51での第 2の演算値は、過去に取得 した当該第 2の演算部 51での第 2の演算値を用いて、平均化処理を行うようにしても よい。例えば、平均化処理される第 2の演算値 Lr (i)を、
第 2の演算値 Lr (i) =( (n— l) Zn) 'Ll (i— l) +(lZn) Ll (i)
の式により求めるようにしてもよい。ただし、 nは定数である。したがって、最適な第 2 の演算値を求めることができる。さらに、補正部 52は、この平均化処理された第 2の 演算値 Lr (i)を用いて、最適な当該補正部 52で補正された第 1の演算値 Z' (i)を、 第 1の演算値 Z' (i) =Z (i) -LI' (i)の式により求めることができる。
[0070] (8)上述した実施例において、第 2の演算部 51の演算に用いられる第 2のオフセッ ト信号力も第 1のオフセット信号までの期間 (T )は、第 1の演算部 50の演算に用いら し
れた第 1のオフセット信号から主信号までの期間 (T )の、 2の累乗であるようにしても
LK
よい。つまり、期間比記憶部 53には、 Τ /Ύ 力^の累乗となる値が記憶されており、 し LK
第 2の演算値 L2 (i)を求めるための、第 2の演算値 LI (i) / (Τ /Ύ )の割り算処理 し LK
の簡略ィ匕を行うことでき、処理速度を高めることができる。
[0071] (9)上述した実施例において、医療用の装置として説明したが、医療用以外の非 破壊検査、 RI (Radio Isotope)検査、および光学検査などの産業分野などについても 適用することができる。
[0072] (10)上述した実施例にお!ヽて、光または放射線撮像装置の一例として、 X線撮像 装置を用いて説明したが、 X線に限らず、可視光、放射線（中性子線， γ線， ）8線な ど）を用いる装置にっ 、ても適用することができる。
[0073] (11)上述した実施例において、 X線検出器 3の X線検出素子 11は、 X線検出面 S に縦横の 2次元マトリックス状に配列されている構成として説明したが、 X線検出素子
11は、複数の X線検出素子 11を一次元のラインセンサ（データ線に複数の X線検出 素子 11が接続)であってもよ!/、。
[0074] (12)上述した実施例において、 X線検出器 3の X線検出素子 11は、 X線を直接的 に電荷信号に変換する直接変換型のものとして説明したが、 X線を一旦、光に変換 し、光を電荷信号に変換する間接変換型であってもよい。
[0075] (13)上述した実施例において、アンプアレイ部 14の電荷検出増幅回路 31におい て、 X線検出素子 11から出力された電荷信号を入力し、電圧信号に変換していたが
、 X線検出素子 11に電荷検出増幅回路 31を備え、 X線検出素子 11内で電荷信号 を電圧信号に変換するようにしてもよい。

Claims

請求の範囲
[1] (A)光または放射線に感応して電荷信号を出力する行列状に配列された複数の 検出手段と、（B)前記複数の検出手段から出力された、それぞれの電荷信号を電圧 信号に変換する複数の電荷電圧変換手段と、 (C)前記複数の電荷電圧変換手段で 変換された電圧信号を入力し、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの電圧 信号に変換する AZD変換手段と、（D)前記検出手段に対して電荷信号を出力させ る制御を行う制御手段と、
(E)前記制御手段と、前記行列状に配列された複数の検出手段のうち、行方向に配 列され検出手段と、を共通に接続する複数のゲート線と、（F)前記制御手段が、前記 複数のゲート線のうち、所定の一つのゲート線に接続された前記検出手段に対して 制御を終了した直後に、前記 AZD変換手段で変換されたデジタルの電圧信号であ る主信号から、当該制御手段により当該検出手段に対して制御を開始する直前に、 前記 AZD変換手段で変換されたデジタルの電圧信号である第 1のオフセット信号を 減算した第 1の演算値を演算する第 1の演算手段と、（G)前記制御手段が、前記複 数のゲート線のうち、前記第 1の演算手段での演算に用いられたゲート線の近傍の、 所定の一つのゲート線に接続された前記検出手段に対して制御を開始する直前に、 前記 AZD変換手段で変換されたデジタルの電圧信号である第 2のオフセット信号と 、前記第 1の演算手段の演算に用いられた第 1のオフセット信号と、の差分である第 2 の演算値を演算する第 2の演算手段と、 (H)前記第 1の演算手段で演算された第 1 の演算値を、当該第 1の演算手段の演算に用いられた第 1のオフセット信号力も主信 号までの期間と同じ長さの期間に対応した、前記第 2の演算手段で演算された第 2の 演算値を用いて補正を行う補正手段と、を備えていることを特徴とする光または放射 線撮像装置。
[2] 請求項 1に記載の光または放射線撮像装置にお！ヽて、前記電荷電圧変換手段と A ZD変換手段との間には、高周波帯域成分の信号の通過を制限するローパスフィル タと、前記ローパスフィルタを通過した電圧信号をサンプリングし所定の時間におい て保持する保持手段と、を備えて ヽることを特徴とする光または放射線撮像装置。
[3] 請求項 1に記載の光または放射線撮像装置にぉ 、て、前記複数の電荷電圧変換 手段で変換された各電圧信号を入力し、この入力された各電圧信号を所定の順番 で時間的に切換え、異なる電荷電圧変換手段のそれぞれで変換された各電圧信号 の一つずつを束ねた時分割信号として出力するマルチプレクサを備え、前記 AZD 変換手段は、前記マルチプレクサ力 出力された時分割信号の各電圧信号につい て、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換 することを特徴とする光または放射線撮像装置。
[4] 請求項 1に記載の光または放射線撮像装置にお！ヽて、前記 AZD変換手段は、前 記複数の電荷電圧変換手段に対応した数を備えていることを特徴とする光または放 射線撮像装置。
[5] 請求項 1に記載の光または放射線撮像装置にお!、て、前記主信号と、前記第 1の オフセット信号と、前記第 2のオフセット信号とのうち、少なくともいずれか一つを複数 回サンプリングし、これらを平均した値であることを特徴とする光または放射線撮像装 置。
[6] 請求項 1に記載の光または放射線撮像装置において、前記第 1の演算手段での第 1の演算値と、前記第 2の演算手段での第 2の演算値と、前記補正手段で補正された 第 1の演算値との、少なくともいずれか一つをフィルタ処理することを特徴とする光ま たは放射線撮像装置。
[7] 請求項 1に記載の光または放射線撮像装置にお!、て、前記第 2の演算手段での第 2の演算値を、過去に取得した当該第 2の演算手段での第 2の演算値を用いて、平 均化処理を行うことを特徴とする光または放射線撮像装置。
[8] 請求項 1に記載の光または放射線撮像装置にお!、て、前記第 2の演算手段の演算 に用いられる第 2のオフセット信号力も第 1のオフセット信号までの期間は、第 1の演 算手段の演算に用いられた第 1のオフセット信号力も主信号までの期間の、 2の累乗 であることを特徴とする光または放射線撮像装置。
[9] 請求項 1に記載の光または放射線撮像装置にお!、て、前記検出手段は前記制御 手段の制御に基づ!ヽて電荷信号を出力するスイッチング素子を備え、前記スィッチ ング素子は、薄膜トランジスタであることを特徴とする光または放射線撮像装置。
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