WO2012137484A1 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012137484A1
WO2012137484A1 PCT/JP2012/002319 JP2012002319W WO2012137484A1 WO 2012137484 A1 WO2012137484 A1 WO 2012137484A1 JP 2012002319 W JP2012002319 W JP 2012002319W WO 2012137484 A1 WO2012137484 A1 WO 2012137484A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bias voltage
correlation
detection film
temperature
imaging device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/002319
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
聖菜 吉松
晃一 田邊
敏 徳田
吉牟田　利典
弘之 岸原
正知 貝野
佐藤　敏幸
桑原　章二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP2013533436A priority Critical patent/JP5725188B2/ja
Publication of WO2012137484A1 publication Critical patent/WO2012137484A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/30—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from X-rays

Definitions

  • the present invention relates to an imaging device used in the medical field, the industrial field, and the nuclear field.
  • the imaging apparatus includes an X-ray sensitive X-ray conversion layer, and the X-ray conversion layer converts into carriers (charge information) by the incidence of X-rays.
  • the “direct conversion type” that directly converts X-rays into charge information and the X-rays converted into light by a phosphor (scintillator) such as CsI are formed of a light-sensitive material. It is roughly classified into “indirect conversion type” in which the light is converted into charge information by the conversion layer.
  • amorphous amorphous selenium (a-Se) film has been conventionally used as the X-ray conversion layer, but in recent years, CdTe (cadmium telluride) or CdZnTe (cadmium zinc telluride) is used. ) Is used.
  • the imaging apparatus includes a circuit that accumulates and reads out carriers converted by the X-ray conversion layer.
  • this circuit is composed of a plurality of gate lines G and data lines D arranged two-dimensionally, and also turns on a capacitor Ca for accumulating carriers and a carrier accumulated in the capacitor Ca.
  • Thin film transistors (TFTs) Tr that are read out by switching between / OFF are arranged in a two-dimensional manner.
  • the gate line G controls ON / OFF switching of each thin film transistor Tr and is electrically connected to the gate of each thin film transistor Tr.
  • the data line D is electrically connected to the reading side of the thin film transistor Tr.
  • Each detection element is constituted by each capacitor Ca, each thin film transistor Tr, and the like.
  • the gate line G By selecting the gate line G, the detection element electrically connected to the selected gate line G is driven to generate a carrier. Is read out. Therefore, the gate line G serves as a drive line for driving the detection element.
  • X-rays to be detected are made incident with a bias voltage applied to a voltage application electrode (not shown in FIG. 6) (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an imaging apparatus capable of obtaining desired detection film characteristics.
  • FIG. 4A is a graph schematically showing the correlation between the dynamic range for each temperature and the bias voltage
  • FIG. 4B schematically shows the correlation between the spatial resolution and the bias voltage. It is a graph. As is clear from each graph of FIG.
  • the imaging apparatus is an imaging apparatus that includes a detector configured with a two-dimensional matrix array of detection elements for detecting light or radiation, and obtains an image based on data detected by the detector.
  • a correlation storage means for storing a correlation between a detection film characteristic in the detector and a bias voltage applied to the detector; and the detection film characteristic and the bias voltage stored in the correlation storage means
  • bias voltage setting control means for setting and controlling the bias voltage on the basis of the correlation and the detection film characteristic to be set.
  • the correlation storage means for storing the correlation between the detection film characteristic and the bias voltage
  • the detection film characteristic and the bias voltage stored in the correlation storage means Bias voltage setting control means for setting and controlling the bias voltage on the basis of the correlation between the two and the detection film characteristics to be set.
  • the bias is determined according to the detection film characteristics to be set using the correlation between the detection film characteristics and the bias voltage stored in the correlation storage means. If the voltage setting control means controls the setting of the bias voltage, the detection film characteristic to be set becomes a desired detection film characteristic when the bias voltage is applied with the setting-controlled bias voltage. As a result, desired detection film characteristics can be obtained.
  • the correlation storage means further includes the correlation between the detection film characteristic and the bias voltage.
  • the bias voltage setting control means preferably stores and controls the bias voltage based on the temperature at which the detector is used and the correlation with the temperature is stored. For example, the optimum bias voltage can be set and controlled for each of several environmental temperatures (for example, the standard set temperature of -5 ° C to + 5 ° C) that the detector is expected to use, so that the setting can be changed according to the usage environment. To do.
  • the correlation storage means further stores the correlation with the temperature in addition to the correlation between the dynamic range or the leakage current and the bias voltage.
  • an example of a detection film in the detector is a semiconductor layer formed of CdTe (cadmium telluride) or CdZnTe (cadmium zinc telluride).
  • the correlation storage means for storing the correlation between the detection film characteristic and the bias voltage, the correlation between the detection film characteristic and the bias voltage stored in the correlation storage means, and the setting are made.
  • a desired detection film characteristic can be obtained by providing bias voltage setting control means for setting and controlling the bias voltage based on the power detection film characteristic.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of an X-ray imaging apparatus according to an embodiment. 1 is a schematic cross-sectional view around an X-ray conversion layer of an X-ray imaging apparatus.
  • (A) is a table of the correlation between the dynamic range for each temperature and the bias voltage
  • (b) is a table of the correlation between the spatial resolution and the bias voltage.
  • (A) is a graph schematically showing the correlation between the dynamic range for each temperature and the bias voltage
  • (b) is a graph schematically showing the correlation between the spatial resolution and the bias voltage. It is the graph which showed roughly the correlation of the leakage current for every temperature and bias voltage which concern on a modification.
  • It is a schematic block diagram of the conventional X-ray imaging apparatus.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of the X-ray imaging apparatus according to the embodiment
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view around the X-ray conversion layer of the X-ray imaging apparatus.
  • X-rays will be described as an example of incident radiation
  • an X-ray imaging apparatus will be described as an example of an imaging apparatus.
  • the X-ray imaging apparatus performs imaging by irradiating a subject with X-rays. Specifically, an X-ray image transmitted through the subject is projected onto an X-ray conversion layer (CdTe or CdZnTe in this embodiment), and carriers (charge information) proportional to the density of the image are generated in the layer. Is converted into a carrier.
  • X-ray conversion layer CdTe or CdZnTe in this embodiment
  • the X-ray imaging apparatus accumulates and reads out carriers converted by a gate drive circuit 1 that selects a gate line G, which will be described later, and an X-ray conversion layer 23 (see FIG. 2).
  • a detection element circuit 2 that detects X-rays
  • a charge-voltage conversion amplifier 3 that amplifies the carrier read out by the detection element circuit 2 into a voltage
  • the charge-voltage conversion amplifier 3 An A / D converter 4 for converting a voltage analog value into a digital value, and an image processing unit 5 for obtaining an image by performing signal processing on the voltage value converted into a digital value by the A / D converter 4;
  • the controller 6 that controls the circuits 1 and 2, the charge / voltage conversion amplifier 3, the A / D converter 4, the image processing unit 5, the memory unit 7 and the monitor 9 described later, and the processed image are stored.
  • Memory section 7 An input unit 8 for setting, and a monitor 9 for displaying the processed images.
  • information such as a carrier and an image is image information related to the image.
  • the X-ray conversion layer 23 corresponds to the detection film in the present invention, and the detection element circuit 2 corresponds to the detector in the present invention.
  • the gate drive circuit 1 is electrically connected to a plurality of gate lines G.
  • a thin film transistor (TFT) Tr described later is turned on to release reading of carriers accumulated in a capacitor Ca described later, and the voltage applied to each gate line G Is stopped (the voltage is set to ⁇ 10 V), and the thin film transistor Tr is turned off to block carrier reading.
  • the thin film transistor Tr is turned off by applying a voltage to each gate line G to cut off carrier reading and stopping the voltage to each gate line G to turn on and release carrier reading. It may be configured.
  • the detection element circuit 2 includes a plurality of gate lines G and data lines D arranged in a two-dimensional manner, and switches the capacitor Ca that accumulates carriers and the carriers accumulated in the capacitor Ca to ON / OFF.
  • the thin film transistors Tr to be read out are arranged in a two-dimensional manner.
  • the gate line G controls ON / OFF switching of each thin film transistor Tr and is electrically connected to the gate of each thin film transistor Tr.
  • the data line D is electrically connected to the reading side of the thin film transistor Tr.
  • the gate line G includes 10 gate lines G1 to G10
  • the data line D includes 10 data lines D1 to D10.
  • the gate lines G1 to G10 are respectively connected to the gates of ten thin film transistors Tr arranged in parallel in the X direction in FIG. 1, and the data lines D1 to D10 are arranged in parallel in the Y direction in FIG.
  • Each of the ten thin film transistors Tr is connected to the reading side.
  • a capacitor Ca is electrically connected to the side opposite to the reading side of the thin film transistor Tr, and the number of the thin film transistor Tr and the capacitor Ca corresponds one to one.
  • the detection elements DU are patterned on the insulating substrate 21 in a two-dimensional matrix arrangement.
  • the gate lines G1 to G10 and the data lines D1 to D10 described above are wired on the surface of the insulating substrate 21 by using a thin film forming technique by various vacuum deposition methods or a pattern technique by a photolithography method, and the thin film transistor Tr and capacitor Ca, the carrier collection electrode 22, the X-ray conversion layer 23, and the voltage application electrode 24 are laminated in order.
  • the detection element DU corresponds to the detection element in the present invention.
  • the X-ray conversion layer 23 is formed of an X-ray sensitive semiconductor thick film (detection film).
  • the semiconductor layer is formed of CdTe (cadmium telluride) or CdZnTe (cadmium zinc telluride). It is formed with.
  • the X-ray conversion layer 23 converts X-ray information into carriers that are charge information by the incidence of X-rays.
  • the X-ray conversion layer 23 is not limited to CdTe or CdZnTe as long as it is an X-ray sensitive material that generates carriers by the incidence of X radiation.
  • a radiation-sensitive substance that generates carriers by the incidence of radiation may be used instead of the X-ray conversion layer 23.
  • a photosensitive material that generates carriers by the incidence of light may be used instead of the X-ray conversion layer 23.
  • the carrier collection electrode 22 is electrically connected to the capacitor Ca, collects the carrier converted by the X-ray conversion layer 23, and accumulates it in the capacitor Ca.
  • a large number (10 ⁇ 10 in this embodiment) of the carrier collection electrodes 22 are formed in a vertical / horizontal two-dimensional matrix arrangement.
  • the carrier collecting electrode 22, the capacitor Ca, and the thin film transistor Tr are separately formed as each detecting element DU.
  • the voltage application electrode 24 is formed over the entire surface as a common electrode of all the detection elements DU.
  • the insulating substrate 21, the X-ray conversion layer 23, and the voltage application electrode 24 on which the detection elements DU and the like are patterned in a two-dimensional matrix arrangement are sequentially stacked.
  • the detection element circuit 2 including these X-ray conversion layers 23 is also called a flat panel X-ray detector (FPD: Flat Panel Detector).
  • a temperature sensor 10 for measuring the temperature of the X-ray conversion layer 23 is provided.
  • the measurement result by the temperature sensor 10 is sent to the controller 6.
  • the temperature sensor 10 the temperature at which the detection element circuit 2 is used, and hence the environmental temperature, is measured.
  • the temperature sensor 10 is provided on the voltage application electrode 24 at the end portion outside the effective detection area (not shown). Specifically, the temperature sensor 10 may be embedded in the voltage application electrode 24 as shown in FIG. 2A, or the temperature sensor 10 is laminated on the voltage application electrode 24 as shown in FIG. May be. Note that the temperature sensor may be embedded in the X-ray conversion layer 23 or the temperature sensor 10 may be stacked on the X-ray conversion layer 23.
  • the image processing unit 5 performs various signal processing on the voltage value converted into a digital value by the A / D converter 4 to obtain an image.
  • the controller 6 comprehensively controls the circuits 1 and 2, the charge / voltage conversion amplifier 3, the A / D converter 4, the image processing unit 5, a memory unit 7 and a monitor 9 described later, and in this embodiment, a detection film characteristic described later. And a function of setting and controlling the bias voltage (function of bias voltage setting control) based on the correlation between the bias voltage and the detection film characteristic to be set.
  • the image processing unit 5 and the controller 6 are configured by a combination of a central processing unit (CPU) and a programmable logic device (FPGA).
  • the controller 6 corresponds to the bias voltage setting control means in this invention.
  • the memory unit 7 writes and stores image information and the like, and the image information and the like are read from the memory unit 7 in response to a read command from the controller 6.
  • the memory unit 7 includes a storage medium represented by ROM (Read-only Memory), RAM (Random-Access Memory), and the like. Note that a RAM is used for writing image information.
  • ROM Read-only Memory
  • RAM Random-Access Memory
  • a ROM is used for writing image information.
  • a program relating to a control sequence for setting and controlling the bias voltage is stored in the memory unit 7 based on the above-described correlation and the detection film characteristics to be set, and the control sequence is stored in the controller 6 by reading the program. Let it run.
  • the memory unit 7 includes a correlation memory unit 7a that stores the above-described correlation in advance.
  • the correlation memory unit 7a corresponds to the correlation storage means in this invention.
  • the input unit 8 includes a pointing device represented by a mouse, keyboard, joystick, trackball, touch panel, or the like, or input means such as a button, switch, or lever.
  • a pointing device represented by a mouse, keyboard, joystick, trackball, touch panel, or the like
  • input means such as a button, switch, or lever.
  • a control sequence of the X-ray imaging apparatus of the present embodiment will be described. While applying a bias voltage V A of the voltage application electrode 24 to a high voltage (e.g., several 10V ⁇ number about 100 V), thereby applying X-rays to be detected. Note that the bias voltage V A is not a fixed value but is selected and controlled by the controller 6 as will be apparent from the description below.
  • a target gate line G is selected by a scanning signal (that is, a gate driving signal) for reading a signal (here, carrier) of the gate driving circuit 1.
  • a scanning signal that is, a gate driving signal
  • the scanning signal for reading signals from the gate driving circuit 1 is a signal for applying a voltage (for example, about 15 V) to the gate line G.
  • the target gate line G is selected from the gate drive circuit 1, and each thin film transistor Tr connected to the selected gate line G is selected and designated. A voltage is applied to the gate of the thin film transistor Tr selected and designated by this selection designation to turn on. Carriers accumulated from the capacitors Ca connected to the selected and designated thin film transistors Tr are read out to the data line D via the thin film transistors Tr that have been designated and designated to be turned on. That is, the detection element DU related to the selected gate line G is selected and designated, and carriers accumulated in the capacitor Ca of the selected and designated detection element DU are read out to the data line D.
  • the charge-voltage conversion amplifier 3 connected to the data line D is reset, and the thin film transistor Tr is turned on (that is, the gate is turned on), whereby the carrier is read out to the data line D. Then, it is amplified in a state converted into voltage by the charge-voltage conversion amplifier 3.
  • the address (address) designation of each detection element DU is performed based on the scanning signal for signal reading from the gate drive circuit 1 and the selection of the charge-voltage conversion amplifier 3 connected to the data line D.
  • the gate line G1 is selected from the gate drive circuit 1, the detection element DU related to the selected gate line G1 is selected and specified, and the carriers accumulated in the capacitor Ca of the selected and specified detection element DU are all stored.
  • Data line D is read out simultaneously, and after sample hold, data lines D1 to D10 are converted into digital values by A / D converter 4 in this order.
  • the gate line G2 is selected from the gate drive circuit 1, and the detection element DU related to the selected gate line G2 is selected and specified in the same procedure, and is stored in the capacitor Ca of the selected detection element DU. All the data lines D are read out simultaneously, and after sample-holding, the data lines D1 to D10 are converted into digital values by the A / D converter 4 in order. Similarly, the remaining gate lines G are sequentially selected to read out a two-dimensional carrier.
  • Each read carrier is amplified in a state of being converted into a voltage by the charge / voltage conversion amplifier 3 and converted from an analog value to a digital value by the A / D converter 4.
  • the image processing unit 5 Based on the voltage value converted into the digital value, the image processing unit 5 performs various signal processing to obtain a two-dimensional image.
  • the obtained two-dimensional image and image information represented by a carrier are written and stored in the memory unit 7 via the controller 6, and are read from the memory unit 7 via the controller 6 as necessary. Further, the image information is displayed on the monitor 9 via the controller 6.
  • FIG. 3A is a table showing the correlation between the dynamic range for each temperature and the bias voltage
  • FIG. 3B is a table showing the correlation between the spatial resolution and the bias voltage
  • FIG. 4 is a graph schematically showing the correlation between the dynamic range and the bias voltage for each temperature
  • FIG. 4B is a graph schematically showing the correlation between the spatial resolution and the bias voltage.
  • the detection film characteristics are not particularly limited as long as the characteristics depend on the X-ray conversion layer 23 (see FIG. 2) corresponding to the detection film, and in this embodiment, the dynamic range (DR: dynamic range) and spatial resolution ( MTF: (Modulation (Transfer (Function)))
  • the optimum value of the bias voltage to be applied is associated with the dynamic range and spatial resolution of an image acquired by each apparatus.
  • the correlation between the dynamic range and the bias voltage is written and stored in the correlation memory unit 7a, and the correlation between the spatial resolution and the bias voltage is written and stored in the correlation memory unit 7a.
  • the correlation memory unit 7a it may be stored in the table format shown in FIG. 3, for example, or may be stored as an approximate expression program shown in FIG.
  • the correlation is performed as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 3 (a), associates the bias voltage V 1 and the dynamic range DR 11 at ambient temperatures T 1, and a bias voltage V 2 and the dynamic range DR 12 at ambient temperatures T 1 correspondence, following similar manner by associating at ambient temperatures T 1 and the bias voltage and the dynamic range, respectively, stores a correlation between the dynamic range and the bias voltage for each environmental temperature T 1 of a table format. Similarly, as shown in FIG.
  • the correlation between the spatial resolution and the bias voltage is written and stored in the correlation memory unit 7a as shown in FIG. 3B.
  • the bias voltage V 1 and the spatial resolution MTF 11 are associated
  • the bias voltage V 2 and the spatial resolution MTF 12 are associated, and so on. Is correlated with each spatial resolution, and the correlation between the spatial resolution and the bias voltage is stored in a table format.
  • the bias voltage is set and controlled with reference to the detection film characteristics (dynamic range and spatial resolution) other than the table format shown in FIG. 3, the bias voltage is set and controlled with reference to the closest detection film characteristics. To do.
  • the bias voltage may be interpolated from the correlation stored in the table format. For example, when the correlation is expressed by a linear relationship as shown in FIG. 4, the bias voltage is set and controlled from the dynamic range (DR 11 + DR 12 ) / 2 of the intermediate value between the dynamic ranges DR 11 and DR 12.
  • an intermediate value (V 1 + V 2 ) / 2 between the bias voltages V 1 and V 2 corresponding to the dynamic ranges DR 11 and DR 12 is obtained as a bias voltage, and the obtained bias voltage (V It is only necessary to perform setting control to a value of 1 + V 2 ) / 2.
  • the table format shown in FIG. 3 is a set of discrete values, it may be approximated by a function as shown in FIG. 4, and the program of the approximate expression may be written and stored in the correlation memory unit 7a. By storing the approximate expression program in this way, it is possible to set and control the bias voltage with a continuous value.
  • the approximate expression may be obtained by using the least square method. Further, the approximation formula is not limited to the relationship of the linear formula as shown in FIG. May be.
  • the dynamic range DR decreases.
  • the spatial resolution MTF increases, and an image with good spatial resolution is captured and acquired. can do.
  • the environmental temperature is T 1 ⁇ T 2 ⁇ T 3
  • the environmental temperature is relatively high as compared with the case where the environmental temperature is relatively low (eg, T 1 ).
  • T 3 the leak current decreases at the same bias voltage V, and the dynamic range DR increases.
  • the optimum bias voltage for example, the standard set temperature of ⁇ 5 ° C. to + 5 ° C.
  • T 1 , T 2 , T 3 for example, the standard set temperature of ⁇ 5 ° C. to + 5 ° C.
  • V 1 , V 2 , V 3 the bias voltage
  • V 1, V 2, V 3 and the bias voltages V 1 in FIG. 4, V 2, V 3 in FIG. 3 is a separate value.
  • the controller 6 (see FIG. 4) according to the detection film characteristic to be set (for example, DR bottom in FIG. 4A) at the time of use after shipment. 1) set and control the bias voltage.
  • DR bottom is set as the value of the dynamic range DR to be kept to the minimum
  • the value of V 1 is selected as the bias voltage and controlled at the environmental temperature T 1 as shown in FIG.
  • control values for V 2 when the environmental temperature T 2 is selected as a bias voltage.
  • the value of V 3 is selected as the bias voltage and set and controlled.
  • the temperature of the X-ray conversion layer 23 may be measured by the temperature sensor 10 (see FIG. 2).
  • the value of the environmental temperature may be input by the input unit 8 (see FIG. 1).
  • the controller 6 controls the setting of the bias voltage, the dynamic range DR bottom to be set becomes the desired dynamic range when the bias voltage is applied with the setting controlled.
  • the method for setting and controlling the bias voltage in accordance with the spatial resolution to be set is the same as the method for setting and controlling the bias voltage in accordance with the dynamic range, and thus the description thereof is omitted.
  • the X-ray imaging apparatus includes the correlation memory unit 7a that stores the correlation between the detection film characteristics (dynamic range and spatial resolution in the present embodiment) and the bias voltage, and includes a correlation memory.
  • Bias voltage for setting and controlling the bias voltage based on the correlation between the detection film characteristic (dynamic range and spatial resolution) stored in the unit 7a and the bias voltage and the detection film characteristic (dynamic range and spatial resolution) to be set
  • the controller 6 has a setting control function. By providing the correlation memory unit 7a and the bias voltage setting control function in this way, the correlation between the detection film characteristics (dynamic range and spatial resolution) stored in the correlation memory unit 7a and the bias voltage is used.
  • the bias voltage setting control function controls the bias voltage according to the detection film characteristics to be set (dynamic range and spatial resolution)
  • the detection film characteristics to be set are the desired detection film properties (dynamic range and spatial resolution).
  • desired detection film characteristics dynamic range and spatial resolution
  • the correlation memory unit In addition to the correlation between the detection film characteristic (dynamic range) and the bias voltage, 7a further stores the correlation with the temperature as shown in FIG. 3A or FIG. Based on the temperature at which the detection element circuit 2) is used, the bias voltage setting control function sets and controls the bias voltage. For example, the optimum bias voltage is set and controlled for each of a plurality of environmental temperatures (for example, the standard set temperature of ⁇ 5 ° C. to + 5 ° C.) where the detector (detection element circuit 2) is expected to be used. The setting can be changed accordingly.
  • a plurality of environmental temperatures for example, the standard set temperature of ⁇ 5 ° C. to + 5 ° C.
  • the correlation memory unit 7a is further connected to the temperature as shown in FIG. 3A or FIG. 4A in addition to the correlation between the dynamic range and the bias voltage. The correlation is memorized.
  • a semiconductor layer formed of CdTe (cadmium telluride) or CdZnTe (cadmium zinc telluride) as a detection film (X-ray conversion layer 23 in this embodiment) in the detector (detection element circuit 2). Is taken as an example.
  • the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
  • the X-ray imaging apparatus as shown in FIG. 1 has been described as an example.
  • the present invention is also applicable to an X-ray fluoroscopic imaging apparatus disposed on a C-type arm, for example. May be.
  • the present invention may also be applied to an X-ray CT apparatus.
  • the present invention provides a “direct conversion type” detection element circuit in which radiation represented by incident X-rays is directly converted into charge information by an X-ray conversion layer (conversion layer).
  • conversion layer X-ray conversion layer
  • an indirect conversion type detection element circuit that converts incident radiation into light by a conversion layer such as a scintillator and converts the light into charge information by a conversion layer formed of a photosensitive material The present invention may be applied.
  • the detection element circuit for detecting X-rays has been described as an example.
  • the present invention uses a radioisotope (RI) as in an ECT (Emission-Computed-Tomography) apparatus.
  • the detection element circuit is not particularly limited as long as it is a detection element circuit for detecting radiation, as exemplified by a detection element circuit for detecting ⁇ -rays emitted from an administered subject.
  • the present invention is not particularly limited as long as it is an apparatus that performs imaging by incidence of radiation, as exemplified by the above-described ECT apparatus.
  • the voltage application electrode 24 has a structure as shown in FIG. 2, but the present invention is also applied to a structure having a graphite substrate that also serves as a support substrate and a voltage application electrode, for example. be able to.
  • the dynamic range and the spatial resolution have been described as examples of the detection film characteristics.
  • the characteristics are not particularly limited as long as the characteristics depend on the detection film as described above.
  • the detection film characteristics may be leakage current, sensitivity (related to charge), response (in time), and the like.
  • the detection film characteristic is a leakage current, as in the dynamic range, in addition to the correlation between the leakage current and the bias voltage, as shown in FIG. Good.
  • the leakage current L increases as the bias voltage V increases.
  • the leakage current L increases at the same bias voltage V when the environmental temperature is relatively high (for example, T 3 ).
  • the correlation between the detection film characteristic and the bias voltage is written and stored in the correlation memory unit 7a at the time of shipment.
  • the correlation memory unit 7a may be configured to be rewritable to the correlation at the time of use after shipment. Therefore, even when the correlation changes over time, it is possible to cope with it.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

　検出膜特性（ここではダイナミックレンジおよび空間解像度）とバイアス電圧との相関関係を記憶し、記憶された検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）とバイアス電圧との相関関係、および設定すべき検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）に基づいて、バイアス電圧を設定制御する。このように、検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）とバイアス電圧との相関関係を用いて、設定すべき検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）に応じてバイアス電圧を設定制御すれば、設定制御されたバイアス電圧で印加すると、その設定すべき検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）が所望の検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）になる。その結果、所望の検出膜特性を得ることができる。

Description

撮像装置
　この発明は、医療分野、工業分野、さらには原子力分野などに用いられる撮像装置に関する。
　電荷情報に基づいて画像を得る撮像装置についてＸ線を入射して電荷情報に変換する場合を例に採って説明する。撮像装置は、Ｘ線感応型のＸ線変換層を備えており、Ｘ線の入射によりＸ線変換層はキャリア（電荷情報）に変換する。Ｘ線変換層としては、Ｘ線を電荷情報に直接に変換する「直接変換型」と、Ｘ線をＣｓＩ等の蛍光体（シンチレータ）によって光に変換し、光感応型の物質で形成された変換層によってその光を電荷情報に変換する「間接変換型」とに大別される。直接変換型においては、従来は、Ｘ線変換層としては非晶質のアモルファスセレン（ａ－Ｓｅ）膜が用いられていたが、近年では、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）の結晶体が採用されている。
　また、撮像装置は、Ｘ線変換層で変換されたキャリアを蓄積して読み出す回路を備えている。この回路は、図６に示すように、２次元状に配列した複数のゲートラインＧおよびデータラインＤで構成されているとともに、キャリアを蓄積するコンデンサＣａおよびそのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアをＯＮ／ＯＦＦの切り換えで読み出す薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔｒを２次元状に配列して構成されている。ゲートラインＧは、各々の薄膜トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦ切り換えを制御し、かつ各々の薄膜トランジスタＴｒのゲートに電気的に接続されている。データラインＤは、薄膜トランジスタＴｒの読み出し側に電気的に接続されている。
　各々のコンデンサＣａや各々の薄膜トランジスタＴｒなどで各検出素子を構成しており、ゲートラインＧを選択することで、その選択されたゲートラインＧに電気的に接続された検出素子を駆動させてキャリアの読み出しを行う。したがって、ゲートラインＧは、検出素子を駆動させる駆動ラインの役割を果たす。ゲートラインＧを駆動させる前に、先にバイアス電圧を電圧印加電極（図６では図示省略）に印加した状態で、検出対象であるＸ線を入射させる（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００－３４９２６９号公報
　しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、特許文献１のようにＸ線強度（入射線量）に応じてバイアス電圧を可変する以外には、バイアス電圧については一定の値を使用している。実際に、バイアス電圧が一定の値の場合には、より高いダイナミックレンジや空間解像度を得ることができないということが判明した。
　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、所望の検出膜特性を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
　発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。
　すなわち、上記の問題を解決するためには、上述のダイナミックレンジや空間解像度などに代表される検出膜特性に関わらず、従来ではバイアス電圧については一定の値を使用していたのを、検出膜特性とバイアス電圧との間に一定の相関関係があるとの仮定の下で、設定すべき検出膜特性に応じてバイアス電圧を設定制御するという知見を得た。図４（ａ）は、温度毎のダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係を概略的に示したグラフであり、図４（ｂ）は、空間解像度とバイアス電圧との相関関係を概略的に示したグラフである。図４の各グラフからも明らかなように、検出膜特性とバイアス電圧との間に一定の相関関係があることが判明した以上、設定すべき検出膜特性に応じてバイアス電圧を設定制御すれば、設定制御されたバイアス電圧で印加すると、その設定すべき検出膜特性が所望の検出膜特性になるという知見を得た。
　このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
　すなわち、この発明に係る撮像装置は、光または放射線を検出する検出素子を２次元マトリックス状配列で構成された検出器を備え、その検出器で検出されたデータに基づいて画像を得る撮像装置であって、前記検出器における検出膜特性と、前記検出器に印加するバイアス電圧との相関関係を記憶する相関関係記憶手段と、その相関関係記憶手段に記憶された前記検出膜特性と前記バイアス電圧との前記相関関係、および設定すべき前記検出膜特性に基づいて、前記バイアス電圧を設定制御するバイアス電圧設定制御手段とを備えることを特徴とするものである。
　［作用・効果］この発明に係る撮像装置によれば、検出膜特性とバイアス電圧との相関関係を記憶する相関関係記憶手段を備え、相関関係記憶手段に記憶された検出膜特性とバイアス電圧との相関関係、および設定すべき検出膜特性に基づいて、バイアス電圧を設定制御するバイアス電圧設定制御手段を備えている。このように相関関係記憶手段およびバイアス電圧設定制御手段を備えることで、相関関係記憶手段に記憶された検出膜特性とバイアス電圧との相関関係を用いて、設定すべき検出膜特性に応じてバイアス電圧設定制御手段がバイアス電圧を設定制御すれば、設定制御されたバイアス電圧で印加すると、その設定すべき検出膜特性が所望の検出膜特性になる。その結果、所望の検出膜特性を得ることができる。
　上述した検出膜特性が、検出器を使用する温度にも依存する場合には、この発明に係る撮像装置において、相関関係記憶手段は、検出膜特性とバイアス電圧との相関関係の他に、さらに温度との相関関係を記憶し、検出器を使用する温度に基づいて、バイアス電圧設定制御手段はバイアス電圧を設定制御するのが好ましい。例えば、検出器の使用が想定される複数の環境温度（例えば標準設定温度の－５℃～＋５℃）毎に最適なバイアス電圧を設定制御することで、使用環境に応じて設定変更できるようにする。
　検出膜特性が温度にも依存する場合には、検出膜特性の一例として、リーク電流やリーク電流に関連したダイナミックレンジがある。したがって、相関関係記憶手段は、ダイナミックレンジあるいはリーク電流とバイアス電圧との相関関係の他に、さらに温度との相関関係を記憶するのが好ましい。
　上述したこれらの撮像装置において、検出器における検出膜の一例は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）で形成された半導体層である。
　この発明に係る撮像装置によれば、検出膜特性とバイアス電圧との相関関係を記憶する相関関係記憶手段と相関関係記憶手段に記憶された検出膜特性とバイアス電圧との相関関係、および設定すべき検出膜特性に基づいて、バイアス電圧を設定制御するバイアス電圧設定制御手段とを備えることで、所望の検出膜特性を得ることができる。
実施例に係るＸ線撮影装置の概略ブロック図である。 Ｘ線撮影装置のＸ線変換層周辺の概略断面図である。 （ａ）は温度毎のダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係のテーブル、（ｂ）は空間解像度とバイアス電圧との相関関係のテーブルである。 （ａ）は温度毎のダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係を概略的に示したグラフ、（ｂ）は空間解像度とバイアス電圧との相関関係を概略的に示したグラフである。 変形例に係る温度毎のリーク電流とバイアス電圧との相関関係を概略的に示したグラフである。 従来のＸ線撮影装置の概略ブロック図である。
　以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
　図１は、実施例に係るＸ線撮影装置の概略ブロック図であり、図２は、Ｘ線撮影装置のＸ線変換層周辺の概略断面図である。本実施例では、入射する放射線としてＸ線を例に採って説明するとともに、撮像装置としてＸ線撮影装置を例に採って説明する。
　本実施例に係るＸ線撮影装置は、被検体にＸ線を照射して撮像を行う。具体的には、被検体を透過したＸ線像がＸ線変換層（本実施例ではＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅ）上に投影されて、像の濃淡に比例したキャリア（電荷情報）が層内に発生することでキャリアに変換される。
　Ｘ線撮影装置は、図１に示すように、後述するゲートラインＧを選択するゲート駆動回路１と、Ｘ線変換層２３（図２を参照）で変換されたキャリアを蓄積して読み出すことでＸ線を検出する検出素子用回路２と、その検出素子用回路２で読み出されたキャリアを電圧に変換した状態で増幅する電荷電圧変換アンプ３と、その電荷電圧変換アンプ３で増幅された電圧のアナログ値からディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器４と、そのＡ／Ｄ変換器４でディジタル値に変換された電圧値に対して信号処理を行って画像を得る画像処理部５と、これらの回路１，２や電荷電圧変換アンプ３やＡ／Ｄ変換器４や画像処理部５や後述するメモリ部７やモニタ９などを統括制御するコントローラ６と、処理された画像などを記憶するメモリ部７と、入力設定を行う入力部８と、処理された画像などを表示するモニタ９とを備えている。本明細書では、キャリアや画像などの情報を、画像に関する画像情報とする。Ｘ線変換層２３は、この発明における検出膜に相当し、検出素子用回路２は、この発明における検出器に相当する。
　ゲート駆動回路１は複数のゲートラインＧに電気的に接続されている。ゲート駆動回路１から各ゲートラインＧに電圧を印加することで、後述する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）ＴｒをＯＮにして後述するコンデンサＣａに蓄積されたキャリアの読み出しを開放し、各ゲートラインＧへの電圧を停止する（電圧を－１０Ｖにする）ことで、薄膜トランジスタＴｒをＯＦＦにしてキャリアの読み出しを遮断する。なお、各ゲートラインＧに電圧を印加することでＯＦＦにしてキャリアの読み出しを遮断し、各ゲートラインＧへの電圧を停止することでＯＮにしてキャリアの読み出しを開放するように、薄膜トランジスタＴｒを構成してもよい。
　検出素子用回路２は、２次元状に配列した複数のゲートラインＧおよびデータラインＤで構成されているとともに、キャリアを蓄積するコンデンサＣａおよびそのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアをＯＮ／ＯＦＦの切り換えで読み出す薄膜トランジスタＴｒを２次元状に配列して構成されている。ゲートラインＧは、各々の薄膜トランジスタＴｒのＯＮ／ＯＦＦ切り換えを制御し、かつ各々の薄膜トランジスタＴｒのゲートに電気的に接続されている。データラインＤは、薄膜トランジスタＴｒの読み出し側に電気的に接続されている。
　説明の便宜上、本実施例では、縦・横式２次元マトリックス状配列で10×10個の薄膜トランジスタＴｒおよびコンデンサＣａが形成されているとする。すなわち、ゲートラインＧは、１０本のゲートラインＧ１～Ｇ１０からなり、データラインＤは、１０本のデータラインＤ１～Ｄ１０からなる。各ゲートラインＧ１～Ｇ１０は、図１中のＸ方向に並設された１０個の薄膜トランジスタＴｒのゲートにそれぞれ接続され、各データラインＤ１～Ｄ１０は、図１中のＹ方向に並設された１０個の薄膜トランジスタＴｒの読み出し側にそれぞれ接続されている。薄膜トランジスタＴｒの読み出し側とは逆側にはコンデンサＣａが電気的に接続されており、薄膜トランジスタＴｒとコンデンサＣａとの個数が一対一に対応する。
　また、検出素子用回路２は、図２に示すように、検出素子ＤＵが２次元マトリックス状配列で絶縁基板２１にパターン形成されている。すなわち、絶縁基板２１の表面に、各種真空蒸着法による薄膜形成技術やフォトリソグラフィ法によるパターン技術を利用して、上述したゲートラインＧ１～Ｇ１０およびデータラインＤ１～Ｄ１０を配線し、薄膜トランジスタＴｒ，コンデンサＣａ，キャリア収集電極２２，Ｘ線変換層２３および電圧印加電極２４を順に積層形成することで構成されている。検出素子ＤＵは、この発明における検出素子に相当する。
　Ｘ線変換層２３は、Ｘ線感応型の半導体厚膜（検出膜）で形成されており、本実施例では、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）で形成された半導体層で形成されている。Ｘ線変換層２３は、Ｘ線の入射によりＸ線の情報を電荷情報であるキャリアに変換する。なお、Ｘ線変換層２３は、Ｘ放射線の入射によりキャリアが生成されるＸ線感応型の物質であれば、ＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅに限定されない。また、Ｘ線以外の放射線（γ線など）を入射して撮像を行う場合には、Ｘ線変換層２３の替わりに、放射線の入射によりキャリアが生成される放射線感応型の物質を用いてもよい。また、光を入射して撮像を行う場合には、Ｘ線変換層２３の替わりに、光の入射によりキャリアが生成される光感応型の物質を用いてもよい。
　キャリア収集電極２２は、コンデンサＣａに電気的に接続されており、Ｘ線変換層２３で変換されたキャリアを収集してコンデンサＣａに蓄積する。このキャリア収集電極２２も、薄膜トランジスタＴｒおよびコンデンサＣａと同様に、縦・横式２次元マトリックス状配列で多数個（本実施例では10×10個）形成されている。それらキャリア収集電極２２，コンデンサＣａおよび薄膜トランジスタＴｒが各検出素子ＤＵとしてそれぞれ分離形成されている。また、電圧印加電極２４は、全検出素子ＤＵの共通電極として全面にわたって形成されている。
　このように、検出素子ＤＵなどが２次元マトリックス状配列でパターン形成した絶縁基板２１、Ｘ線変換層２３および電圧印加電極２４を順に積層形成している。これらのＸ線変換層２３を含んだ検出素子用回路２はフラットパネル型Ｘ線検出器（FPD: Flat Panel Detector）とも呼ばれている。
　本実施例では、その他に、Ｘ線変換層２３の温度を測定する温度センサ１０を備えている。温度センサ１０による測定結果をコントローラ６に送り込む。温度センサ１０を備えることで、検出素子用回路２を使用する温度、ひいては環境温度を測定する。
　Ｘ線変換層２３の温度を測定するには、図２に示すように検出有効エリア（図示省略）から外れた端部において電圧印加電極２４に温度センサ１０を設ける。具体的には、図２（ａ）に示すように電圧印加電極２４中に温度センサ１０を埋め込んでもよいし、図２（ｂ）に示すように電圧印加電極２４上に温度センサ１０を積層してもよい。なお、Ｘ線変換層２３中に温度センサを埋め込む、あるいはＸ線変換層２３上に温度センサ１０を積層してもよい。
　画像処理部５は、Ａ／Ｄ変換器４でディジタル値に変換された電圧値に対して各種の信号処理を行って画像を求める。コントローラ６は、回路１，２や電荷電圧変換アンプ３やＡ／Ｄ変換器４や画像処理部５や後述するメモリ部７やモニタ９などを統括制御し、本実施例では後述する検出膜特性とバイアス電圧との相関関係、および設定すべき検出膜特性に基づいて、バイアス電圧を設定制御する機能（バイアス電圧設定制御の機能）をも備えている。画像処理部５およびコントローラ６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、プログラマブルロジックデバイス（ＦＰＧＡ）などの組み合わせで構成されている。コントローラ６は、この発明におけるバイアス電圧設定制御手段に相当する。
　メモリ部７は、画像情報などを書き込んで記憶し、コントローラ６からの読み出し指令に応じて画像情報などがメモリ部７から読み出される。メモリ部７は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。なお、画像情報の書き込みにはＲＡＭが用いられ、例えば制御シーケンスに関するプログラムの読み出しによって制御シーケンスをコントローラ６に実行させる場合には、制御シーケンスに関するプログラムの読み出し専用にはＲＯＭが用いられる。本実施例では、上述の相関関係、および設定すべき検出膜特性に基づいて、バイアス電圧を設定制御する制御シーケンスに関するプログラムをメモリ部７に記憶させ、そのプログラムの読み出しによって制御シーケンスをコントローラ６に実行させる。
　その他に、メモリ部７は、上述の相関関係を予め記憶した相関関係メモリ部７ａを備えている。相関関係メモリ部７ａは、この発明における相関関係記憶手段に相当する。
　入力部８は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイス、あるいはボタンやスイッチやレバーなどの入力手段で構成されている。入力部８に入力設定すると、入力設定データがコントローラ６に送り込まれ、入力設定データに基づいて回路１，２や電荷電圧変換アンプ３やＡ／Ｄ変換器４や画像処理部５やメモリ部７やモニタ９などが制御される。
　続いて、本実施例のＸ線撮影装置の制御シーケンスについて説明する。電圧印加電極２４に高電圧（例えば数１０Ｖ～数１００Ｖ程度）のバイアス電圧ＶＡを印加した状態で、検出対象であるＸ線を入射させる。なお、バイアス電圧ＶＡについては、後述する説明から明らかなように、一定の値でなく、コントローラ６によって選択されて設定制御される。
　Ｘ線の入射によってＸ線変換層２３でキャリアが生成されて、そのキャリアが電荷情報としてキャリア収集電極２２を介してコンデンサＣａに蓄積される。ゲート駆動回路１の信号（ここではキャリア）読み出し用の走査信号（すなわちゲート駆動信号）によって、対象となるゲートラインＧが選択される。本実施例では、ゲートラインＧ１，Ｇ２，Ｇ３，…，Ｇ９，Ｇ１０の順に１つずつ選択されるものとして説明する。また、ゲート駆動回路１からの信号読み出し用の走査信号は、ゲートラインＧに電圧（例えば１５Ｖ程度）を印加する信号である。
　ゲート駆動回路１から対象となるゲートラインＧを選択して、選択されたゲートラインＧに接続されている各薄膜トランジスタＴｒが選択指定される。この選択指定で選択指定された薄膜トランジスタＴｒのゲートに電圧が印加されてＯＮ状態となる。その選択指定された各薄膜トランジスタＴｒに接続されているコンデンサＣａから蓄積されたキャリアが、選択指定されてＯＮ状態に移行した薄膜トランジスタＴｒを経由して、データラインＤに読み出される。すなわち、選択されたゲートラインＧに関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、データラインＤに読み出される。
　具体的には、データラインＤに接続されている電荷電圧変換アンプ３がリセットされて、さらに薄膜トランジスタＴｒがＯＮ状態（すなわちゲートがＯＮ）に移行することで、キャリアがデータラインＤに読み出され、電荷電圧変換アンプ３にて電圧に変換された状態で増幅される。
　つまり、各検出素子ＤＵのアドレス（番地）指定は、ゲート駆動回路１からの信号読み出し用の走査信号と、データラインＤに接続されている電荷電圧変換アンプ３の選択とに基づいて行われる。
　先ず、ゲート駆動回路１からゲートラインＧ１を選択して、選択されたゲートラインＧ１に関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、全データラインＤ同時に読み出されて、サンプルホールド後にデータラインＤ１～Ｄ１０の順にＡ／Ｄ変換器４にてディジタル値に変換される。次に、ゲート駆動回路１からゲートラインＧ２を選択して、同様の手順で、選択されたゲートラインＧ２に関する検出素子ＤＵが選択指定されて、その選択指定された検出素子ＤＵのコンデンサＣａに蓄積されたキャリアが、全データラインＤ同時に読み出されて、サンプルホールド後にデータラインＤ１～Ｄ１０の順にＡ／Ｄ変換器４にてディジタル値に変換される。残りのゲートラインＧについても同様に順に選択することで、２次元状のキャリアを読み出す。
　読み出された各キャリアは電荷電圧変換アンプ３で電圧に変換された状態でそれぞれ増幅されて、Ａ／Ｄ変換器４でアナログ値からディジタル値に変換される。このディジタル値に変換された電圧値に基づいて、画像処理部５は各種の信号処理を行って、２次元状の画像を得る。得られた２次元状の画像やキャリアなどに代表される画像情報は、コントローラ６を介してメモリ部７に書き込まれて記憶され、必要に応じてコントローラ６を介してメモリ部７から読み出される。また、画像情報は、コントローラ６を介してモニタ９に表示される。
　次に、検出膜特性とバイアス電圧との相関関係、およびバイアス電圧設定制御の機能について、図３および図４を参照して説明する。図３（ａ）は、温度毎のダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係のテーブルであり、図３（ｂ）は、空間解像度とバイアス電圧との相関関係のテーブルであり、図４（ａ）は、温度毎のダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係を概略的に示したグラフであり、図４（ｂ）は、空間解像度とバイアス電圧との相関関係を概略的に示したグラフである。
　検出素子用回路２（図１、図２を参照）における検出膜特性と、その検出素子用回路２（の電圧印加電極２４（図２を参照））に印加するバイアス電圧との相関関係を相関関係メモリ部７ａ（図１を参照）に書き込んで記憶する。検出膜特性としては、検出膜に相当するＸ線変換層２３（図２を参照）に依存する特性であれば特に限定されず、本実施例ではダイナミックレンジ(DR: dynamic range)および空間解像度（MTF: Modulation Transfer Function）を例に採って説明する。
　本実施例では、検出素子用回路２をも含んだＸ線撮影装置の出荷時に、印加されるバイアス電圧の最適値を、個々の装置で取得された画像のダイナミックレンジや空間解像度と対応付けることで、ダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係を相関関係メモリ部７ａに書き込んで記憶するとともに、空間解像度とバイアス電圧との相関関係を相関関係メモリ部７ａに書き込んで記憶する。相関関係メモリ部７ａに書き込んで記憶する場合には、例えば図３に示すテーブル形式で記憶してもよいし、図４に示す近似式のプログラムとして記憶してもよい。
　図３に示すテーブル形式で記憶する場合で、温度毎のダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係を相関関係メモリ部７ａに書き込んで記憶するときには、図３（ａ）に示すように行う。具体的には、図３（ａ）に示すように、環境温度Ｔ１においてバイアス電圧Ｖ１とダイナミックレンジＤＲ１１とを対応付け、環境温度Ｔ１においてバイアス電圧Ｖ２とダイナミックレンジＤＲ１２とを対応付け、以下同様にして環境温度Ｔ１において各バイアス電圧と各ダイナミックレンジとをそれぞれ対応付けることで、環境温度Ｔ１毎のダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係をテーブル形式で記憶する。同様に、図３（ａ）に示すように、環境温度Ｔ２においてバイアス電圧Ｖ１とダイナミックレンジＤＲ２１とを対応付け、環境温度Ｔ２においてバイアス電圧Ｖ２とダイナミックレンジＤＲ２２とを対応付け、以下同様にして環境温度Ｔ２において各バイアス電圧と各ダイナミックレンジとをそれぞれ対応付けることで、環境温度Ｔ２毎のダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係をテーブル形式で記憶する。同様に、図３（ａ）に示すように、環境温度Ｔ３においてバイアス電圧Ｖ１とダイナミックレンジＤＲ３１とを対応付け、環境温度Ｔ３においてバイアス電圧Ｖ２とダイナミックレンジＤＲ３２とを対応付け、以下同様にして環境温度Ｔ３において各バイアス電圧と各ダイナミックレンジとをそれぞれ対応付けることで、環境温度Ｔ３毎のダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係をテーブル形式で記憶する。
　一方、図３に示すテーブル形式で記憶する場合で、空間解像度とバイアス電圧との相関関係を相関関係メモリ部７ａに書き込んで記憶するときには、図３（ｂ）に示すように行う。具体的には、図３（ｂ）に示すように、バイアス電圧Ｖ１と空間解像度ＭＴＦ１１とを対応付け、バイアス電圧Ｖ２と空間解像度ＭＴＦ１２とを対応付け、以下同様にして各バイアス電圧と各空間解像度とをそれぞれ対応付けることで、空間解像度とバイアス電圧との相関関係をテーブル形式で記憶する。
　また、図３に示すテーブル形式以外の検出膜特性（ダイナミックレンジや空間解像度）を参照してバイアス電圧を設定制御する場合には、最も近い値の検出膜特性を参照してバイアス電圧を設定制御する。あるいは、テーブル形式で記憶された相関関係からバイアス電圧を補間してもよい。例えば、相関関係が図４に示すような一次式の関係で表される場合において、ダイナミックレンジＤＲ１１とＤＲ１２との中間値のダイナミックレンジ（ＤＲ１１＋ＤＲ１２）／２からバイアス電圧を設定制御する場合には、ダイナミックレンジＤＲ１１，ＤＲ１２に対応したバイアス電圧Ｖ１とＶ２との中間値の（Ｖ１＋Ｖ２）／２をバイアス電圧として求めて、その求められたバイアス電圧（Ｖ１＋Ｖ２）／２の値に設定制御すればよい。
　図３に示すテーブル形式では、離散的な値の集合であるので、図４に示すような関数で近似して、その近似式のプログラムを相関関係メモリ部７ａに書き込んで記憶してもよい。このように近似式のプログラムを記憶することにより連続的な値でバイアス電圧を設定制御することが可能である。なお、近似式については最小自乗法などを用いて求めればよい。また、近似式については、図４に示すような一次式の関係に限定されず、二次式以上の多項式であってもよいし、部分的に指数関数や三角関数や対数関数などでそれぞれ近似してもよい。
　図４（ａ）に示すようにバイアス電圧Ｖが高くなるとダイナミックレンジＤＲは低下するが、図４（ｂ）に示すように空間解像度ＭＴＦは高くなって、空間解像度の良い画像を撮影して取得することができる。また、環境温度をＴ１＜Ｔ２＜Ｔ３とすると、図４（ａ）に示すように、環境温度が相対的に低い（例えばＴ１）場合に比較すると、環境温度が相対的に高い（例えばＴ３）と、同じバイアス電圧Ｖではリーク電流が減少して、逆にダイナミックレンジＤＲは上昇する。
　上述したように、バイアス電圧Ｖが高いほど空間解像度ＭＴＦは高くなって空間解像度の特性は良くなるが、最低限保つべきダイナミックレンジＤＲの値（図４（ａ）ではＤＲbottom）を考慮して、Ｘ線撮影装置や検出素子用回路２の使用が想定される複数の環境温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３（例えば標準設定温度の－５℃～＋５℃）それぞれにおいて最適なバイアス電圧（例えば図４（ａ）ではＶ１，Ｖ２，Ｖ３）を算出しておくことで、使用環境に応じてバイアス電圧を変更することが可能である。なお、図３中のバイアス電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３と図４中のバイアス電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３とはそれぞれ別の値であることに留意されたい。
　このようにして、図３あるいは図４に示す相関関係を用いて、出荷後の使用時において、設定すべき検出膜特性（例えば図４（ａ）中のＤＲbottom）に応じてコントローラ６（図１を参照）がバイアス電圧を設定制御する。最低限保つべきダイナミックレンジＤＲの値としてＤＲbottomを設定した場合には、図４（ａ）に示すように環境温度Ｔ１のときにＶ１の値をバイアス電圧として選択して設定制御する。同様に、環境温度Ｔ２のときにＶ２の値をバイアス電圧として選択して設定制御する。同様に、環境温度Ｔ３のときにＶ３の値をバイアス電圧として選択して設定制御する。
　なお、環境温度が未知の場合には、温度センサ１０（図２を参照）によってＸ線変換層２３の温度を測定すればよい。環境温度が既知の場合には、入力部８（図１を参照）により環境温度の値を入力すればよい。このようにして、コントローラ６がバイアス電圧を設定制御すれば、設定制御されたバイアス電圧で印加すると、その設定すべきダイナミックレンジＤＲbottomが所望のダイナミックレンジになる。設定すべき空間解像度に応じてバイアス電圧を設定制御する場合も、ダイナミックレンジに応じてバイアス電圧を設定制御する場合と手法が同じであるので、その説明を省略する。
　上述した本実施例に係るＸ線撮影装置によれば、検出膜特性（本実施例ではダイナミックレンジおよび空間解像度）とバイアス電圧との相関関係を記憶する相関関係メモリ部７ａを備え、相関関係メモリ部７ａに記憶された検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）とバイアス電圧との相関関係、および設定すべき検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）に基づいて、バイアス電圧を設定制御するバイアス電圧設定制御の機能をコントローラ６は備えている。このように相関関係メモリ部７ａおよびバイアス電圧設定制御の機能を備えることで、相関関係メモリ部７ａに記憶された検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）とバイアス電圧との相関関係を用いて、設定すべき検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）に応じてバイアス電圧設定制御の機能がバイアス電圧を設定制御すれば、設定制御されたバイアス電圧で印加すると、その設定すべき検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）が所望の検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）になる。その結果、所望の検出膜特性（ダイナミックレンジおよび空間解像度）を得ることができる。
　本実施例のように、検出膜特性（例えばダイナミックレンジ）が、検出器（検出素子用回路２）を使用する温度（例えば環境温度）にも依存する場合には、好ましくは、相関関係メモリ部７ａは、検出膜特性（ダイナミックレンジ）とバイアス電圧との相関関係の他に、図３（ａ）あるいは図４（ａ）に示すように、さらに温度との相関関係を記憶し、検出器（検出素子用回路２）を使用する温度に基づいて、バイアス電圧設定制御の機能はバイアス電圧を設定制御している。例えば、検出器（検出素子用回路２）の使用が想定される複数の環境温度（例えば標準設定温度の－５℃～＋５℃）毎に最適なバイアス電圧を設定制御することで、使用環境に応じて設定変更できるようにする。
　本実施例では、検出膜特性が温度にも依存する場合として、リーク電流に関連したダイナミックレンジを例に採って説明している。したがって、本実施例では、好ましくは、相関関係メモリ部７ａは、ダイナミックレンジとバイアス電圧との相関関係の他に、図３（ａ）あるいは図４（ａ）に示すように、さらに温度との相関関係を記憶している。
　本実施例では、検出器（検出素子用回路２）における検出膜（本実施例ではＸ線変換層２３）として、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）で形成された半導体層を例に採って説明している。
　この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
　（１）上述した実施例では、図１に示すようなＸ線撮影装置を例に採って説明したが、この発明は、例えばＣ型アームに配設されたＸ線透視撮影装置にも適用してもよい。また、この発明は、Ｘ線ＣＴ装置にも適用してもよい。
　（２）上述した実施例では、入射したＸ線に代表される放射線をＸ線変換層（変換層）によって電荷情報に直接に変換した、「直接変換型」の検出素子用回路をこの発明は適用したが、入射した放射線をシンチレータなどの変換層によって光に変換し、光感応型の物質で形成された変換層によってその光を電荷情報に変換する「間接変換型」の検出素子用回路をこの発明は適用してもよい。
　（３）上述した実施例では、Ｘ線を検出するための検出素子用回路を例に採って説明したが、この発明は、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置のように放射性同位元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するための検出素子用回路に例示されるように、放射線を検出する検出素子用回路であれば特に限定されない。同様に、この発明は、上述したＥＣＴ装置に例示されるように、放射線の入射により撮像を行う装置であれば特に限定されない。
　（４）上述した実施例では、Ｘ線などに代表される放射線撮像を例に採って説明したが、この発明は、光の入射により撮像を行う装置にも適用することができる。
　（５）上述した実施例では、電圧印加電極２４は図２に示すような構造であったが、例えば支持基板と電圧印加電極とを兼用したグラファイト基板を備えた構造にもこの発明は適用することができる。
　（６）上述した実施例では、検出膜特性として、ダイナミックレンジおよび空間解像度を例に採って説明したが、上述したように検出膜に依存する特性であれば特に限定されない。例えば、これら以外にも、検出膜特性としては、リーク電流や（電荷に関する）感度や（時間的な）応答などであってもよい。特に、検出膜特性がリーク電流の場合には、ダイナミックレンジと同様に、リーク電流とバイアス電圧との相関関係の他に、図５に示すように、さらに温度との相関関係を記憶してもよい。図５の場合には、バイアス電圧Ｖが高いほどリーク電流Ｌは高くなる。また、環境温度が相対的に低い（例えばＴ１）場合に比較すると、環境温度が相対的に高い（例えばＴ３）と、同じバイアス電圧Ｖではリーク電流Ｌは増加する。
　（７）上述した実施例では、出荷時に検出膜特性とバイアス電圧との相関関係を相関関係メモリ部７ａに書き込んで記憶したが、出荷後の使用時に検出膜特性とバイアス電圧との相関関係を記憶することで出荷後の使用時の相関関係に書き換え可能に相関関係メモリ部７ａを構成してもよい。したがって、相関関係が経年変化した場合においても、対応することができる。
　２　…　検出素子用回路
　６　…　コントローラ
　７ａ　…　相関関係メモリ部
　２３　…　Ｘ線変換層
　ＤＵ　…　検出素子
　Ｔ　…　温度
　Ｖ　…　バイアス電圧
　ＤＲ　…　ダイナミックレンジ
　ＭＴＦ　…　空間解像度
　Ｌ　…　リーク電流

Claims (16)

  1. 　光または放射線を検出する検出素子を２次元マトリックス状配列で構成された検出器を備え、その検出器で検出されたデータに基づいて画像を得る撮像装置であって、
    　前記検出器における検出膜特性と、前記検出器に印加するバイアス電圧との相関関係を記憶する相関関係記憶手段と、
    　その相関関係記憶手段に記憶された前記検出膜特性と前記バイアス電圧との前記相関関係、および設定すべき前記検出膜特性に基づいて、前記バイアス電圧を設定制御するバイアス電圧設定制御手段と
    　を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 　請求項１に記載の撮像装置において、
    　前記相関関係記憶手段は、前記検出膜特性と前記バイアス電圧との相関関係の他に、さらに温度との相関関係を記憶し、
    　前記検出器を使用する温度に基づいて、前記バイアス電圧設定制御手段は前記バイアス電圧を設定制御することを特徴とする撮像装置。
  3. 　請求項２に記載の撮像装置において、
    　前記検出膜特性は、ダイナミックレンジであって、
    　前記相関関係記憶手段は、前記ダイナミックレンジと前記バイアス電圧との相関関係の他に、さらに温度との相関関係を記憶することを特徴とする撮像装置。
  4. 　請求項２に記載の撮像装置において、
    　前記検出膜特性は、リーク電流であって、
    　前記相関関係記憶手段は、前記リーク電流と前記バイアス電圧との相関関係の他に、さらに温度との相関関係を記憶することを特徴とする撮像装置。
  5. 　請求項２から請求項４のいずれかに記載の撮像装置において、
    　前記光または前記放射線をキャリアに変換する変換層を検出膜として備えるとともに、
    　前記変換層の温度を測定する温度センサを備え、
    　前記温度センサを備えることで前記検出器を使用する温度を測定することを特徴とする撮像装置。
  6. 　請求項５に記載の撮像装置において、
    　前記バイアス電圧を印加する電圧印加電極を備え、
    　前記電圧印加電極に前記温度センサを設けることを特徴とする撮像装置。
  7. 　請求項５に記載の撮像装置において、
    　前記変換層に前記温度センサを設けることを特徴とする撮像装置。
  8. 　請求項２から請求項７のいずれかに記載の撮像装置において、
    　前記温度毎に各前記バイアス電圧と各前記検出膜特性とを対応付けることにより前記相関関係記憶手段はテーブル形式で記憶することを特徴とする撮像装置。
  9. 　請求項８に記載の撮像装置において、
    　前記テーブル形式以外の検出膜特性を参照してバイアス電圧を設定制御する場合には、テーブル形式で記憶された相関関係からバイアス電圧を補間することを特徴とする撮像装置。
  10. 　請求項２から請求項７のいずれかに記載の撮像装置において、
    　前記温度毎に前記バイアスと前記検出膜特性とを関数で近似して、近似式のプログラムを前記相関関係記憶手段は記憶することを特徴とする撮像装置。
  11. 　請求項１に記載の撮像装置において、
    　各前記バイアス電圧と各前記検出膜特性とを対応付けることにより前記相関関係記憶手段はテーブル形式で記憶することを特徴とする撮像装置。
  12. 　請求項１１に記載の撮像装置において、
    　前記テーブル形式以外の検出膜特性を参照してバイアス電圧を設定制御する場合には、テーブル形式で記憶された相関関係からバイアス電圧を補間することを特徴とする撮像装置。
  13. 　請求項１に記載の撮像装置において、
    　前記バイアスと前記検出膜特性とを関数で近似して、近似式のプログラムを前記相関関係記憶手段は記憶することを特徴とする撮像装置。
  14. 　請求項１から請求項１３のいずれかに記載の撮像装置において、
    　前記検出膜特性は、空間解像度であって、
    　前記相関関係記憶手段は、前記空間解像度と前記バイアス電圧との相関関係を記憶することを特徴とする撮像装置。
  15. 　請求項１から請求項１４のいずれかに記載の撮像装置において、
    　前記光または前記放射線をキャリアに変換する変換層を検出膜として備えるとともに、
    　前記バイアス電圧を印加する電圧印加電極と、
    　パターン形成された絶縁基板と
    　を備え、
    　前記絶縁基板，前記変換層および前記電圧印加電極を順に積層形成することを特徴とする撮像装置。
  16. 　請求項１から請求項１５のいずれかに記載の撮像装置において、
    　前記検出器における検出膜は、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）で形成された半導体層であることを特徴とする撮像装置。
PCT/JP2012/002319 2011-04-04 2012-04-03 撮像装置 Ceased WO2012137484A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013533436A JP5725188B2 (ja) 2011-04-04 2012-04-03 撮像装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011082864 2011-04-04
JP2011-082864 2011-04-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012137484A1 true WO2012137484A1 (ja) 2012-10-11

Family

ID=46968893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/002319 Ceased WO2012137484A1 (ja) 2011-04-04 2012-04-03 撮像装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5725188B2 (ja)
WO (1) WO2012137484A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61229357A (ja) * 1985-04-03 1986-10-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光電変換装置
JPH1194532A (ja) * 1997-09-22 1999-04-09 Toshiba Corp Ｘ線固体平面検出器及びｘ線診断装置
JPH11331703A (ja) * 1998-03-20 1999-11-30 Toshiba Corp 撮像装置
JP2000356680A (ja) * 1999-06-11 2000-12-26 Hitachi Medical Corp 半導体放射線検出装置
JP2001257940A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Olympus Optical Co Ltd 撮像装置
JP2007330440A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Shimadzu Corp Ｘ線透視撮影装置
JP2010087563A (ja) * 2008-09-29 2010-04-15 Fujifilm Corp 残像補正方法および装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61229357A (ja) * 1985-04-03 1986-10-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光電変換装置
JPH1194532A (ja) * 1997-09-22 1999-04-09 Toshiba Corp Ｘ線固体平面検出器及びｘ線診断装置
JPH11331703A (ja) * 1998-03-20 1999-11-30 Toshiba Corp 撮像装置
JP2000356680A (ja) * 1999-06-11 2000-12-26 Hitachi Medical Corp 半導体放射線検出装置
JP2001257940A (ja) * 2000-03-13 2001-09-21 Olympus Optical Co Ltd 撮像装置
JP2007330440A (ja) * 2006-06-14 2007-12-27 Shimadzu Corp Ｘ線透視撮影装置
JP2010087563A (ja) * 2008-09-29 2010-04-15 Fujifilm Corp 残像補正方法および装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2012137484A1 (ja) 2015-02-23
JP5725188B2 (ja) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9625585B1 (en) Radiation imaging apparatus and method of controlling radiation imaging apparatus
US8642970B2 (en) Radiographic image detecting apparatus and radiographic image capturing system
JP6853729B2 (ja) 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法及びプログラム
JP5625833B2 (ja) 放射線検出器および放射線撮影装置
US20080226031A1 (en) Radiation imaging apparatus, and method and program for controlling radiation imaging apparatus
US9910172B2 (en) Temperature compensation for thin film transistors in digital X-ray detectors
CN102577356A (zh) 放射线摄像装置
JP2017103608A (ja) 放射線撮像装置及びその制御方法
JP5234175B2 (ja) 光または放射線撮像装置
CN101267506B (zh) 辐射成像装置和用于控制辐射成像装置的方法
JPWO2010044153A1 (ja) 撮像装置
JP2020038228A (ja) 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法及びプログラム
WO2007037121A1 (ja) 放射線像撮像装置および放射線像撮像装置の撮像方法
JP5725188B2 (ja) 撮像装置
JP5413280B2 (ja) 撮像装置
JP2006304213A (ja) 撮像装置
WO2011018816A1 (ja) 光または放射線撮像装置
JP4968364B2 (ja) 撮像装置
JP2012134827A (ja) 放射線画像検出器
JP2006128890A (ja) 撮像装置
WO2020162024A1 (ja) 放射線撮像装置および放射線撮像システム
JP4434067B2 (ja) 撮像装置
JP2014013950A (ja) 撮像装置
JP2006304210A (ja) 撮像装置
WO2010109539A1 (ja) 撮像装置

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013508764

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12767381

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013533436

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12767381

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1