專利名稱：光或放射線攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于醫(yī)療領(lǐng)域、非破壞性檢查、RI(RadiC) Isotope 放射性同位素)檢查以及光學(xué)檢查等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等的光或放射線攝像裝置，特別是涉及一種對(duì)由于轉(zhuǎn)換層的溫度變化而產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行校正的光或放射線攝像裝置，該轉(zhuǎn)換層將光或放射線轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)。
背景技術(shù)：
以往，在光或放射線攝像裝置中具備對(duì)光或者放射線進(jìn)行檢測的光或放射線檢測器。這里光是指紅外線、可見光線、紫外線、放射線以及Y射線等，但在此以X射線為例特別進(jìn)行說明。在X射線檢測器中廣泛應(yīng)用了 X射線平板檢測器，該X射線平板檢測器使用有源矩陣基板來檢測X射線。這是由于當(dāng)使用有源矩陣基板時(shí)，能夠讀入各像素的X射線檢測值，這是非常有用的。并且，當(dāng)在有源矩陣基板上層疊由半導(dǎo)體構(gòu)成的X射線轉(zhuǎn)換層時(shí)， 能夠按每個(gè)有源元件形成X射線檢測元件。當(dāng)X射線轉(zhuǎn)換層使用半導(dǎo)體層時(shí)，能夠?qū)⑷肷涞絏射線轉(zhuǎn)換層的X射線轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)(載體)。將轉(zhuǎn)換得到的該電荷信號(hào)按照每個(gè)X射線檢測元件蓄積到電容器中，由有源矩陣基板按照每個(gè)X射線檢測元件讀出蓄積得到的電荷信號(hào)，并且，電荷信號(hào)在轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的同時(shí)被放大。能夠根據(jù)該電壓信號(hào)通過圖像處理部來構(gòu)成X射線透視圖像。在這樣發(fā)送至圖像處理部的電壓信號(hào)中，除了包含基于從X射線轉(zhuǎn)換得到的電荷信號(hào)的電壓信號(hào)之外，作為噪聲信號(hào)還包含由于X射線轉(zhuǎn)換層中的暗電流而產(chǎn)生的電壓信號(hào)、由于將電荷信號(hào)一邊轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)一邊放大時(shí)所產(chǎn)生的放大器噪聲而產(chǎn)生的電壓信號(hào)。作為X射線轉(zhuǎn)換層，如果是以往所采用的非晶硒(α-Se)膜，則由于暗電流而產(chǎn)生的噪聲信號(hào)不會(huì)相對(duì)于溫度變化而發(fā)生大的變化。另外，放大器噪聲也不會(huì)相對(duì)于溫度變化而發(fā)生大的變化，因此例如專利文獻(xiàn)1那樣，周期性地測量沒有照射X射線時(shí)的暗圖像信號(hào)(以后稱為偏置信號(hào))，將該偏置信號(hào)作為噪聲信號(hào)除去。專利文獻(xiàn)1 日本特開2006-305228號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題然而，作為X射線轉(zhuǎn)換層，例如CdTe多晶化合物半導(dǎo)體膜那樣，當(dāng)由于暗電流而產(chǎn)生的噪聲信號(hào)相對(duì)于溫度變化顯著變化時(shí)，即使如以往那樣周期性地測量偏置信號(hào)，仍會(huì)發(fā)生無法校正周期之間的噪聲信號(hào)的問題。本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，目的在于提供一種光或放射線攝像裝置，其能夠與對(duì)光或者放射線起感應(yīng)的轉(zhuǎn)換層的溫度變化相對(duì)應(yīng)地去除暗電流噪聲信號(hào)。用于解決問題的方案本發(fā)明為了完成這種目的采用如下結(jié)構(gòu)。
S卩，本發(fā)明的光或放射線攝像裝置的特征在于，具備轉(zhuǎn)換層，其將光或放射線轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)；電容器，其按照將上述轉(zhuǎn)換層以二維矩陣狀分割而成的每個(gè)檢測元件來蓄積上述電荷信號(hào)；讀出單元，其讀出蓄積在上述電容器中的電荷信號(hào)；電荷電壓轉(zhuǎn)換單元， 其將從上述讀出單元讀出的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；溫度測量單元，其測量上述轉(zhuǎn)換層的溫度；以及暗電流噪聲計(jì)算部，其根據(jù)預(yù)先在暗圖像時(shí)改變在上述電容器中蓄積上述電荷信號(hào)的時(shí)間而求得的暗電流噪聲溫度特性和由上述溫度測量單元測量出的溫度，來算出由于流經(jīng)上述轉(zhuǎn)換層的暗電流產(chǎn)生的暗電流噪聲。根據(jù)本發(fā)明的光或放射線攝像裝置，通過轉(zhuǎn)換層將光或者放射線轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)，將轉(zhuǎn)換得到的電荷信號(hào)按檢測元件蓄積到電容器中，蓄積得到的電荷信號(hào)通過讀出單元被讀出并通過電荷電壓轉(zhuǎn)換單元被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。此時(shí)，流經(jīng)轉(zhuǎn)換層的暗電流也被轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，因此產(chǎn)生暗電流噪聲。通過預(yù)先求出該暗電流噪聲的溫度特性能夠高精度地算出暗電流噪聲。在暗圖像時(shí)通過改變在電容器中蓄積電荷信號(hào)的時(shí)間來求出該溫度特性，因此能夠高精度地求出由于暗電流而產(chǎn)生的噪聲信號(hào)的溫度特性。在暗電流噪聲計(jì)算部中，通過將從溫度測量單元發(fā)送來的溫度應(yīng)用于該溫度特性，能夠高精度地算出該溫度條件下的暗電流噪聲的信號(hào)值。另外，也可以具備暗圖像信號(hào)去除部，其從自轉(zhuǎn)換層讀出的電壓信號(hào)中去除暗圖像信號(hào)；噪聲變化量計(jì)算部，其計(jì)算獲取暗圖像信號(hào)時(shí)的溫度條件下的暗電流噪聲與攝像時(shí)的溫度條件下的暗電流噪聲的變化量；以及噪聲變化量去除部，其從自轉(zhuǎn)換層讀出的電壓信號(hào)中去除由噪聲變化量計(jì)算部算出的噪聲變化量。由此，只需計(jì)算出相對(duì)于暗圖像信號(hào)獲取時(shí)的暗電流噪聲的變化量并將其去除即可，因此不需要頻繁地獲取暗圖像信號(hào)，即使在連續(xù)地照射光或者放射線時(shí)也能夠高精度地進(jìn)行暗電流噪聲的溫度校正。另外，通過周期性地獲取暗圖像信號(hào)，能夠高精度地針對(duì)相對(duì)于溫度變化而緩慢變化的噪聲成分進(jìn)行溫度校正。另外，也可以取代周期性地獲取暗圖像，而具備溫度判斷部，該溫度判斷部對(duì)獲取暗圖像時(shí)由溫度測量單元測量出的溫度預(yù)先設(shè)定基準(zhǔn)，并將該基準(zhǔn)值與由溫度測量單元實(shí)時(shí)地測量出的溫度相比較。當(dāng)實(shí)時(shí)地測量出的溫度超過對(duì)獲取暗圖像時(shí)的溫度預(yù)先確定的基準(zhǔn)時(shí)，溫度判斷部進(jìn)行控制使得獲取暗圖像信號(hào)，由此能夠高精度地針對(duì)相對(duì)于溫度變化而緩慢地變化的噪聲成分進(jìn)行溫度校正。另外，暗電流噪聲的溫度特性既可以是近似式，也可以是查找表。如果是近似式， 則能夠?qū)υ肼曔M(jìn)行高精度的溫度校正，如果是查找表，則能夠?qū)崿F(xiàn)溫度校正的高速化。另外，轉(zhuǎn)換層也可以是多晶化合物半導(dǎo)體。如果是多晶化合物半導(dǎo)體，則晶體生長容易從而能夠形成大面積的轉(zhuǎn)換層。另外，作為具體例，如果將CdTe或CdSiTe作為主要原料，則能夠形成光或放射線的響應(yīng)性好、轉(zhuǎn)換效率高的轉(zhuǎn)換層。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明所涉及的光或放射線攝像裝置，能夠提供如下的一種光或放射線攝像裝置能夠與對(duì)光或者放射線起感應(yīng)的轉(zhuǎn)換層的溫度變化相對(duì)應(yīng)地去除暗電流噪聲信號(hào)。


圖1是表示實(shí)施例所涉及的X射線攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是表示實(shí)施例所涉及的X射線攝像裝置所具備的X射線平板檢測器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是實(shí)施例所涉及的X射線攝像裝置所具備的X射線平板檢測器的X射線轉(zhuǎn)換層周邊區(qū)域的概要縱截面圖。圖4是表示實(shí)施例所涉及的電荷電壓轉(zhuǎn)換部的結(jié)構(gòu)的電路圖。圖5是表示實(shí)施例所涉及的檢測電壓信號(hào)所包含的噪聲信號(hào)與溫度之間的關(guān)系的曲線圖。圖6是表示實(shí)施例所涉及的檢測電壓信號(hào)所包含的噪聲信號(hào)與溫度之間的關(guān)系的曲線圖。圖7是表示實(shí)施例所涉及的檢測電壓信號(hào)所包含的噪聲信號(hào)與溫度之間的關(guān)系的曲線圖。圖8是實(shí)施例所涉及的改變在電容器中蓄積的時(shí)間并讀出電荷信號(hào)的時(shí)序圖。圖9是表示實(shí)施例所涉及的暗電流噪聲信號(hào)與溫度之間的關(guān)系的曲線圖。圖10是表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式所涉及的X射線攝像裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。附圖標(biāo)記說明3 :X射線平板檢測器(FPD) ；5 圖像處理部；11 溫度傳感器；13 柵極驅(qū)動(dòng)電路； 14 電荷電壓轉(zhuǎn)換部；19 :X射線轉(zhuǎn)換層；20 有源矩陣基板；26 偏置信號(hào)去除部；27 暗電流噪聲計(jì)算部；28 噪聲變化量計(jì)算部；29 噪聲變化量去除部；31 溫度判斷部；DU :X射線檢測元件；Ca 電容器
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是表示實(shí)施例所涉及的X射線攝像裝置的整體結(jié)構(gòu)的框圖，圖2是表示X射線攝像裝置所具備的X射線平板檢測器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是X射線平板檢測器的X射線轉(zhuǎn)換層周邊區(qū)域的概要縱截面圖，圖4是表示電荷電壓轉(zhuǎn)換部的結(jié)構(gòu)的電路圖。在本實(shí)施例中，作為所入射的光或者放射線，以X射線為例來進(jìn)行說明，并且作為放射線攝像裝置以 X射線攝像裝置為例進(jìn)行說明?！碭射線攝像裝置>如圖1所示，X射線攝像裝置具備X射線管1，其對(duì)作為攝像對(duì)象的被檢體M照射 X射線；頂板2，其載置被檢體M ；X射線平板檢測器(以下稱為FPD) 3，其根據(jù)透過被檢體M 的X射線量轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)(將X射線檢測為電荷信號(hào))，并且將該電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)進(jìn)行輸出；A/D轉(zhuǎn)換器4，其將從FPD 3輸出的電壓信號(hào)從模擬轉(zhuǎn)換為數(shù)字；圖像處理部 5，其處理由A/D轉(zhuǎn)換器4轉(zhuǎn)換而得到的數(shù)字的電壓信號(hào)并構(gòu)成圖像；主控制部6，其進(jìn)行與 X射線攝像有關(guān)的各種控制；X射線管控制部7，其根據(jù)主控制部6的控制來產(chǎn)生管電壓、管電流并控制X射線管1 ；輸入部8，其能夠進(jìn)行與X射線攝像有關(guān)的輸入設(shè)定；顯示部9，其顯示由圖像處理部5處理得到的X射線圖像等；存儲(chǔ)部10，其存儲(chǔ)由圖像處理部5處理得到的X射線圖像等；以及溫度傳感器11，其測量FPD 3內(nèi)部的溫度。接下來，詳細(xì)地說明X 射線攝像裝置的各部結(jié)構(gòu)。如圖2所示，F(xiàn)PD 3中具備多個(gè)X射線檢測元件DU、X射線檢測控制部12、柵極驅(qū)動(dòng)電路13、電荷電壓轉(zhuǎn)換部14、采樣保持器部15以及多路復(fù)用器16。這些多個(gè)X射線檢測元件DU經(jīng)由柵極線GLl GLlO與柵極驅(qū)動(dòng)電路13相連接，并且經(jīng)由數(shù)據(jù)線DLl DLlO 與電荷電壓轉(zhuǎn)換部14相連接。X射線檢測控制部12與柵極驅(qū)動(dòng)電路13、電荷電壓轉(zhuǎn)換部 14、采樣保持器部15以及多路復(fù)用器16相連接。X射線檢測元件DU相當(dāng)于本發(fā)明的檢測元件，電荷電壓轉(zhuǎn)換部14相當(dāng)于本發(fā)明的電荷電壓轉(zhuǎn)換單元。另外，在FPD 3的內(nèi)部設(shè)置有溫度傳感器11，用于測量X射線轉(zhuǎn)換層19的溫度和 FPD 3的內(nèi)部的溫度，并將測量出的溫度發(fā)送到圖像處理部5和主控制部6。作為溫度傳感器11能夠采用測溫電阻器、熱電偶、熱敏電阻等。X射線檢測元件DU是對(duì)所輸入的X射線起感應(yīng)并輸出電荷信號(hào)的元件，在被入射 X射線的X射線檢測部》)中排列成縱橫的二維矩陣狀。此外，在圖2中，作為一例圖示了 X 射線檢測元件DU排列成縱IOX橫10的二維矩陣狀的情況，但實(shí)際上，在X射線檢測部》) 中X射線檢測元件DU例如是排列成縱4096 X橫4096左右的二維矩陣狀來使用的。另外，如圖3所示，X射線檢測元件DU具備電壓施加電極18，其施加高電壓的偏壓Va ；X射線轉(zhuǎn)換層19，其將所入射的X射線轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)；以及有源矩陣基板20，其讀出(輸出)由X射線轉(zhuǎn)換層19轉(zhuǎn)換得到的電荷信號(hào)。有源矩陣基板20相當(dāng)于本發(fā)明的讀出單元。X射線轉(zhuǎn)換層19由X射線感應(yīng)型半導(dǎo)體構(gòu)成，例如用多晶化合物半導(dǎo)體膜CdTe或 CdZnTe形成。如果是多晶化合物半導(dǎo)體膜，則晶體生長容易從而能夠形成大面積的X射線轉(zhuǎn)換層19。另外，通過使多晶化合物半導(dǎo)體膜的內(nèi)部也以CdTe或CdSiTe為主要原料，能夠形成X射線的響應(yīng)性好、轉(zhuǎn)換效率高的X射線轉(zhuǎn)換層19。得到當(dāng)對(duì)X射線轉(zhuǎn)換層19入射X 射線時(shí)，直接生成與該X射線的能量成比例的規(guī)定個(gè)數(shù)的電荷信號(hào)(載體)的結(jié)構(gòu)(直接轉(zhuǎn)換型)。另外，利用通過由電壓施加電極18施加偏壓Va而在X射線轉(zhuǎn)換層19內(nèi)產(chǎn)生的電場來按照每個(gè)像素電極22收集所生成的電荷信號(hào)。如圖3所示，有源矩陣基板20中設(shè)置有絕緣性的玻璃基板21，該玻璃基板21上設(shè)置有電容器Ca，其蓄積按照每個(gè)像素電極22收集得到的電荷信號(hào)；薄膜晶體管(以下稱為TFT) 23，其作為開關(guān)元件；柵極線GLl GL10，其用于由柵極驅(qū)動(dòng)電路13控制TFT 23 ； 以及數(shù)據(jù)線DLl DL10，其從TFT 23讀出電荷信號(hào)。接著，X射線檢測控制部12被主控制部6 (參照圖1)控制，如圖2所示，X射線檢測控制部12統(tǒng)一控制柵極驅(qū)動(dòng)電路13、電荷電壓轉(zhuǎn)換部14、采樣保持器部15以及多路復(fù)用器16，且X射線檢測控制部12進(jìn)行控制，使得由X射線檢測元件DU檢測得到的電荷信號(hào)被依次選擇性地取出到電荷電壓轉(zhuǎn)換部14，并且從多路復(fù)用器16依次輸出。具體地說， X射線檢測控制部12構(gòu)成為輸出以下信號(hào)使柵極驅(qū)動(dòng)電路12開始動(dòng)作的柵極動(dòng)作信號(hào)、 使電荷電壓轉(zhuǎn)換部14的放大器復(fù)位開始的放大器復(fù)位信號(hào)、對(duì)采樣保持器部15的采樣保持器進(jìn)行控制的采樣保持器控制信號(hào)以及對(duì)多路復(fù)用器16的動(dòng)作進(jìn)行控制的多路復(fù)用器控制信號(hào)。接著，柵極驅(qū)動(dòng)電路13為了依次選擇性地取出由X射線檢測元件DU檢測到的電荷信號(hào)而使各χ射線檢測元件DU的TFT23動(dòng)作。柵極驅(qū)動(dòng)電路13根據(jù)來自X射線檢測控制部12的柵極動(dòng)作信號(hào)依次選擇與X射線檢測元件DU的每個(gè)橫行共同連接的柵極線 GLl GLlO并發(fā)送柵極信號(hào)。所選擇出的該行內(nèi)的X射線檢測元件DU的TFT 23基于柵極信號(hào)而同時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)，電容器Ca中蓄積的電荷信號(hào)通過數(shù)據(jù)線DLl DLlO輸出到電荷電壓轉(zhuǎn)換部14。接著，電荷電壓轉(zhuǎn)換部14中具備如圖4所示的電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器24，該電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M的數(shù)量與X射線檢測元件DU的每個(gè)縱列的數(shù)據(jù)線DLl DLlO相對(duì)應(yīng)(在圖2中為10個(gè))。電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M是將從各X射線檢測元件DU輸出的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電荷檢測放大電路(CSA :Charge Sensitive Amplifier)。電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M將從數(shù)據(jù)線DLl DLlO讀入的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，輸出到采樣保持器部 15。電荷電壓轉(zhuǎn)換部14相當(dāng)于本發(fā)明的電荷電壓轉(zhuǎn)換單元。接著，采樣保持器部15設(shè)置有采樣保持器電路，采樣保持器電路的數(shù)量與電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。另外，根據(jù)來自X射線檢測控制部12的采樣保持器信號(hào)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)從電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣，保持(hold)經(jīng)過規(guī)定時(shí)間后的時(shí)刻的電壓信號(hào)，將穩(wěn)定狀態(tài)的電壓信號(hào)輸出到多路復(fù)用器16。接著，在多路復(fù)用器16的內(nèi)部設(shè)置有開關(guān)，開關(guān)的數(shù)量與采樣保持器電路的數(shù)量相對(duì)應(yīng)。根據(jù)來自X射線檢測控制部12的多路復(fù)用器控制信號(hào)依次地將開關(guān)中的某一個(gè)開關(guān)切換為導(dǎo)通狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換為將從各采樣保持器電路輸出的電壓信號(hào)逐個(gè)捆束而得到的時(shí)間分割信號(hào)，輸出到A/D轉(zhuǎn)換器4。A/D轉(zhuǎn)換器4根據(jù)來自多路復(fù)用器16的電壓信號(hào)以規(guī)定的定時(shí)進(jìn)行采樣后轉(zhuǎn)換為數(shù)字的電壓信號(hào)，并輸出到圖像處理部5。<圖像處理部>如圖1所示，圖像處理部5的內(nèi)部具備圖像存儲(chǔ)器部25、偏置信號(hào)去除部26、暗電流噪聲計(jì)算部27、噪聲變化量計(jì)算部觀、噪聲變化量去除部四以及圖像生成部30。在圖像處理部5中，從電壓信號(hào)中去除偏置信號(hào)和溫度變化噪聲來生成X射線透視圖像，該電壓信號(hào)是經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器4從FPD 3傳送來的。首先，說明被傳送到圖像處理部5的電壓信號(hào)是什么樣的信號(hào)。根據(jù)其產(chǎn)生原因能夠?qū)⒈粋魉偷綀D像處理部5的電壓信號(hào)(以下稱為檢測電壓信號(hào))分為三個(gè)成分。也就是說，檢測電壓信號(hào)由X射線透視圖像信號(hào)、暗電流噪聲Nt以及放大器噪聲Mt構(gòu)成，其中， 該X射線透視圖像信號(hào)重建X射線透視圖像，該暗電流噪聲Nt是由于流經(jīng)X射線轉(zhuǎn)換層的暗電流而產(chǎn)生的，該放大器噪聲Mt是在由電荷電壓轉(zhuǎn)換部14等放大電壓信號(hào)時(shí)產(chǎn)生的。(檢測電壓信號(hào))=(X射線透視圖像信號(hào))+Nt+Mt…(1) X射線透視圖像信號(hào)是由X射線轉(zhuǎn)換層19將根據(jù)透過被檢體M的X射線轉(zhuǎn)換得到的電荷信號(hào)產(chǎn)生的電壓信號(hào)，是重建X射線透視圖像所需的電壓信號(hào)。暗電流噪聲Nt是將在X射線轉(zhuǎn)換層19內(nèi)流通的暗電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)而產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，其值根據(jù)χ射線轉(zhuǎn)換層19的溫度T而敏感地變化。暗電流噪聲Nt —般能夠以下式來表示。Nt = α (Θχρ(β/Τ)-1), (α、β 常數(shù)、T 絕對(duì)溫度[K])…(2)放大器噪聲Mt是由于電荷電壓轉(zhuǎn)換部14的放大器的放大作用而產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，當(dāng)溫度變化時(shí)放大器噪聲Mt也發(fā)生變化，但與暗電流噪聲Nt的相對(duì)于溫度的變化量相比，該變化量非常小。由此，僅通過周期性地獲取偏置信號(hào)就能夠去除放大器噪聲Mt。暗電流噪聲Nt和放大器噪聲Mt都會(huì)使X射線透視圖像信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍縮小。另外，即使進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，X射線攝像裝置的設(shè)置環(huán)境的溫度也總是會(huì)時(shí)時(shí)刻刻始終發(fā)生變化，當(dāng)因溫度變化而在透視圖像上出現(xiàn)暗電流噪聲Nt時(shí)，不能獲得準(zhǔn)確的透視圖像。圖5圖示了暗電流噪聲Nt和放大器噪聲Mt。根據(jù)暗電流的性質(zhì)，暗電流噪聲Nt相對(duì)于溫度T 而呈指數(shù)函數(shù)性地變化。另外，放大器噪聲Mt相對(duì)于溫度T緩慢地變化。通過獲取在不從X射線管1照射X射線時(shí)得到的檢測電壓信號(hào)即偏置信號(hào)Ft，能夠準(zhǔn)確地求出將這些暗電流噪聲Nt與放大器噪聲Mt相加得到的總噪聲信號(hào)Dt (參照圖 5)。Dt = Nt+Mt ... (3)= Ft ... (4)在此，如圖6所示，在以某一溫度Ttj獲取偏置信號(hào)Ftj時(shí)與以溫度T2進(jìn)行X射線攝像時(shí)之間的時(shí)間間隔短的情況下，兩個(gè)時(shí)刻的FPD 3的溫度差小，因此進(jìn)行X射線攝像時(shí)的放大器噪聲M2與獲取偏置信號(hào)F。時(shí)的放大器噪聲Mq之差ΔΜ2( = Μ2-Μ。)極小，因此能夠視為Mtj N Μ2。其結(jié)果是也能夠用溫度變化噪聲Δ N2將進(jìn)行X射線攝像時(shí)的總噪聲信號(hào)Dt 表示為如下那樣。D2 = N2+M2= N2+M0( '.* M0 N M2)= ( Δ Ν2+Ν。)+Μ。 ( ·.. Δ N2 = N2-N0)= Δ N2+F0 ... (5) ( ·.· F0 = Ν。+Μ0)在此，溫度變化噪聲ΔΝ2是進(jìn)行X射線攝像時(shí)的檢測電壓信號(hào)所包含的暗電流噪聲N2與獲取偏置信號(hào)Ftj時(shí)的偏置信號(hào)Ftj內(nèi)所包含的暗電流噪聲&之差。另外，在獲取偏置信號(hào)&時(shí)的溫度條件與進(jìn)行X射線攝像時(shí)的溫度條件相同的情況下，AN2 = O,因此檢測電壓信號(hào)由兩個(gè)成分構(gòu)成。(檢測電壓信號(hào))=(X射線透視圖像信號(hào))+F。(其中，溫度固定)···(6)由此，如果預(yù)先求出暗電流噪聲Nt的溫度特性，則即使從獲取偏置信號(hào)Fq時(shí)起X 射線轉(zhuǎn)換層19的溫度發(fā)生變化，也能夠通過測量X射線轉(zhuǎn)換層19的溫度來從檢測電壓信號(hào)中去除暗電流噪聲Nt和放大器噪聲Mt。在此，以下說明高精度地測量暗電流噪聲Nt的方法。(2)式中的α和β的值是根據(jù)X射線轉(zhuǎn)換層19的構(gòu)成物質(zhì)和構(gòu)成狀態(tài)而變化的值。因此，如圖7所示，當(dāng)改變在電容器Ca中蓄積電荷信號(hào)的時(shí)間來獲取偏置信號(hào)并求出各自的差時(shí)，能夠求出該溫度條件下的暗電流噪聲Nt。也就是說，在相同的溫度條件下，從在電容器Ca中將電荷信號(hào)蓄積時(shí)間2Ts期間所得到的偏置信號(hào)減去將電荷信號(hào)蓄積時(shí)間Ts期間所得到偏置信號(hào)Fts，由此能夠測量該溫度條件下的暗電流噪聲Nt。在此，將時(shí)間Ts設(shè)為進(jìn)行X射線攝像時(shí)在電容器Ca中蓄積電荷信號(hào)的實(shí)際的時(shí)間。這樣，按照每個(gè)溫度來測量改變在電容器Ca中蓄積電荷信號(hào)的時(shí)間而得到的偏置信號(hào)的差，由此能夠求出暗電流噪聲Nt的溫度特性。該暗電流噪聲Nt的溫度特性既可以作為式⑵的近似式來求出，也可以作為與各溫度相對(duì)應(yīng)的查找表來求出。如圖8所示，對(duì)于改變在電容器Ca中蓄積電荷信號(hào)的時(shí)間，可以通過控制柵極的導(dǎo)通和截止時(shí)間以及電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M的開關(guān)SWl的導(dǎo)通和截止時(shí)間來進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過X射線控制部12分別控制柵極驅(qū)動(dòng)電路13以及電荷電壓轉(zhuǎn)換部14來進(jìn)行所述各控制。首先，說明在電容器Ca中將電荷信號(hào)蓄積時(shí)間Ts期間的情況。在獲取暗圖像信號(hào)時(shí)，如圖8的(a)所示，當(dāng)依次選擇GLl GLlO而使與各柵極線相連接的檢測元件DU內(nèi)的柵極成為導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，蓄積在電容器Ca中的電荷信號(hào)被依次讀出到電荷電壓轉(zhuǎn)換部14。 在電荷電壓轉(zhuǎn)換部14中，所讀出的電荷信號(hào)被輸入到與各數(shù)據(jù)線相連接的電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M中。如圖8的(b)所示，在電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M中，緊接在使各柵極成為導(dǎo)通狀態(tài)之前使開關(guān)SWl暫時(shí)成為導(dǎo)通狀態(tài)從而使電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M初始化，之后，將所輸入的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并放大。當(dāng)依次選擇GLl GLlO并讀出二維圖像信息結(jié)束后，存在使柵極和開關(guān)SWl在固定時(shí)間內(nèi)為截止?fàn)顟B(tài)的暫停時(shí)間。在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)圖像拍攝時(shí)，在該暫停時(shí)間內(nèi)進(jìn)行下一幀的X射線攝像。即，蓄積時(shí)間Ts為從IOX 10的X射線檢測元件DU讀出電荷信號(hào)的讀出時(shí)間加上暫停時(shí)間所得到的時(shí)間。實(shí)際上蓄積時(shí)間Ts優(yōu)選為進(jìn)行X射線攝像時(shí)在電容器Ca中蓄積電荷信號(hào)的時(shí)間。這樣，能夠獲得在電容器Ca中將電荷信號(hào)蓄積時(shí)間Ts期間所得到的偏置信號(hào)FTs。偏置信號(hào)Fts的信號(hào)成分如下。Fts = NTs+MTs... (7)接著，說明將電荷信號(hào)蓄積時(shí)間2Ts期間的情況，其中，該時(shí)間2Ts期間是剛才在電容器Ca中蓄積電荷信號(hào)的時(shí)間Ts的2倍。在獲取暗圖像信號(hào)時(shí)，通過調(diào)節(jié)圖8所示的暫停時(shí)間來在電容器Ca中將電荷信號(hào)蓄積時(shí)間Ts的2倍的2Ts期間。并且，使柵極依次成為導(dǎo)通狀態(tài)來將蓄積在電容器Ca中的電荷信號(hào)讀出到電荷電壓轉(zhuǎn)換部14。這樣，能夠獲得在電容器Ca中將電荷信號(hào)蓄積時(shí)間2Ts期間所獲得的偏置信號(hào)&￥電荷電壓轉(zhuǎn)換放大器M的放大器發(fā)揮作用的時(shí)間與獲取偏置信號(hào)Fts的時(shí)間相同，因此在所獲取到的偏置信號(hào)中產(chǎn)生的放大器噪聲信號(hào)也成為相同值。另外，暗電流噪聲Nt與由流經(jīng)X射線轉(zhuǎn)換層 19的暗電流產(chǎn)生的電荷信號(hào)在電容器Ca中進(jìn)行蓄積的時(shí)間成比例，因此，偏置信號(hào)的信號(hào)成分如下。
權(quán)利要求
1.一種光或放射線攝像裝置，其特征在于，具備 轉(zhuǎn)換層，其將光或放射線轉(zhuǎn)換為電荷信號(hào)；電容器，其按照將上述轉(zhuǎn)換層以二維矩陣狀分割而成的每個(gè)檢測元件來蓄積上述電荷信號(hào)；讀出單元，其讀出蓄積在上述電容器中的電荷信號(hào)；電荷電壓轉(zhuǎn)換單元，其將從上述讀出單元讀出的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；溫度測量單元，其測量上述轉(zhuǎn)換層的溫度；以及暗電流噪聲計(jì)算部，其根據(jù)預(yù)先在暗圖像時(shí)改變在上述電容器中蓄積上述電荷信號(hào)的時(shí)間而求得的暗電流噪聲溫度特性和由上述溫度測量單元測量出的溫度，來算出由于流經(jīng)上述轉(zhuǎn)換層的暗電流產(chǎn)生的暗電流噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于，還具備 暗圖像信號(hào)去除部，其從自上述轉(zhuǎn)換層讀出的電壓信號(hào)中去除暗圖像信號(hào)；噪聲變化量計(jì)算部，其計(jì)算由上述暗電流噪聲計(jì)算部算出的在獲取暗圖像信號(hào)時(shí)的溫度條件下的暗電流噪聲與由上述暗電流噪聲計(jì)算部算出的在攝像時(shí)的溫度條件下的暗電流噪聲之間的變化量；噪聲變化量去除部，其從自上述轉(zhuǎn)換層讀出的電壓信號(hào)中去除由上述噪聲變化量計(jì)算部算出的暗電流噪聲變化量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 周期性地獲取上述暗圖像信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于，還具備溫度判斷部，該溫度判斷部判斷由上述溫度測量單元測量出的溫度是否超出了預(yù)先確定的溫度范圍，在上述溫度判斷部判斷為由上述溫度測量單元測量出的溫度超出了預(yù)先確定的溫度范圍的情況下，獲取上述暗圖像信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 將上述暗電流噪聲溫度特性作為近似式存儲(chǔ)到上述溫度變化噪聲計(jì)算部中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 將上述暗電流噪聲溫度特性作為查找表存儲(chǔ)到上述溫度變化噪聲計(jì)算部中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 上述光或放射線的轉(zhuǎn)換層是多晶化合物半導(dǎo)體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光或放射線攝像裝置，其特征在于， 上述光或放射線的轉(zhuǎn)換層以CdTe或CdSiTe為主要原料。
全文摘要
在本發(fā)明的放射線攝像裝置中，改變在電容器中蓄積將利用X射線轉(zhuǎn)換層對(duì)起因于流經(jīng)X射線轉(zhuǎn)換層的暗電流的暗電流噪聲進(jìn)行轉(zhuǎn)換而得到的電荷信號(hào)的時(shí)間來獲得暗圖像信號(hào)，由此能夠得到暗電流噪聲的準(zhǔn)確的溫度特性。由此，從進(jìn)行X射線攝像時(shí)得到的X射線檢測信號(hào)中去除周期性地獲取到的偏置信號(hào)，并且使用暗電流噪聲的溫度特性進(jìn)行基于獲取偏置信號(hào)時(shí)與進(jìn)行X射線攝像時(shí)的溫度差的暗電流噪聲的變化量的校正，從而能夠高精度地去除起因于暗電流的噪聲。
文檔編號(hào)A61B6/00GK102413763SQ200980158928
公開日2012年4月11日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者岸原弘之, 田邊晃一 申請人:株式會(huì)社島津制作所