CN101523898B - 放射线成像装置和放射线成像*** - Google Patents
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Abstract
一种放射线成像装置，包括：以一维或二维阵列被布置在基板上、并将入射的放射线转换成电信号的多个转换元件；和向转换元件发光的用于校准的光源。在用于驱动光源的光输出调整期间中，基于通过将来自转换元件的输出信号与预定的初始输出信号相比较而产生的控制信号调整光源的驱动水平。
Description
技术领域
本发明涉及通过对物体照射放射线来使物体成像的放射线成像装置。放射线成像装置尤其被用于医院中用于射线照相(radiograph)或诊断的医疗X射线成像装置或非破坏性检查装置。
背景技术
近年来，使用诸如CCD或非晶硅半导体的固态图像拾取器件的X射线成像装置已被提出并被商品化。如同常规的胶片***的情况，X射线成像装置是利用以二维阵列布置的作为成像器件的多个光电转换元件直接将病人的X射线图像数字化、以通过闪烁体(可见光转换荧光体)读取数字化图像的***。几乎实时地提供数字图像的X射线成像装置比上述胶片***或光激发(photostimulable)荧光体***具有更加显著的优点。尤其是，由于能够以大的面积制备非晶硅，因此具有这样的非晶硅的X射线成像装置甚至能够在相同的放大倍数下使胸部射线照相中所看到的大的部位成像。因此，期望具有高的光的利用效率的X射线成像装置提供高的S/N比。
然而，在使用非晶硅薄膜制造具有大面积的许多光电转换元件时，在制造处理期间混入的微量杂质或悬挂键的量的增大在膜中引起晶格缺陷能级，其作为捕获(trap)能级起作用并且在光电转换处理中导致不必要的暗电流而降低S/N比。为了驱动光电转换基板以减轻这些暗电流，提出了一种方法，用于在偏置光电转换元件(或开关器件)之后等待几秒到几十秒，以减轻暗电流，并且在那之后进行光电转换。然而，对X射线成像装置应用此方法引起以下的问题：对多个病人进行射线照相的周期(cycle)增大，或者装置的可操作性降低。
因此，为了解决这样的问题，已提出了诸如日本专利申请公开No. 2004-33659或日本专利申请公开No.H02-22590中公开的装置的放射线成像装置。
放射线成像装置被提供有：包括光电转换基板上的LED(发光二极管)和导光板的组合并且以表面方式发光的光源、或者使用EL(电致发光)器件的片(sheet)状光源。通过向光电转换元件发射由光源传送的光，光源促使电荷注入到光电转换元件的捕获能级中，并被用于改善光电转换元件的特性的光学校准(calibration)操作。此外，日本专利申请公开No.H10-186045公开了能够检测光电变换器和荧光体的光学I/O特性而不需要照射放射线、并且使用检测结果校正放射线图像的放射线检测装置。
发明内容
然而，在通过光源进行光学校准时，由光源的老化引起的发光强度的降低使得难以在与初始使用时的条件相同的设置下发射对光电转换元件有效的光量(发光强度×发光期间(period))。这是因为，其中由驱动引起的劣化、由环境湿气的侵入引起的随着老化的发光强度的下降、或由放射线损伤引起的劣化显著的诸如LED或EL器件的发光器件，在诸如供给电压的初始建立条件下产生减小的光源输出。通过在初始建立的光学校准设置下获得的光量，将不会在长期使用中给予光电转换元件足以产生充分的光学校准效果的光量。
这样的减小的光源输出减少光源开启时光电转换元件的输出，使得在对光电转换元件关闭光源之后光电转换元件的输出中的暗电流增大，因而降低S/N比。
因此，具有高的图像质量(高的S/N比)和短的射线照相周期的放射线成像装置具有无长期可靠性的问题。可以想到充分增大初始发光强度，例如，考虑光源劣化而将电压设在较高的水平(level)。然而，这最终加速驱动劣化，使得难以延长用以获得需要的最小光量的时间。
如上所述，对于由薄膜中晶格缺陷能级引起的S/N比的降低的问 题，使用非晶硅的具有大面积的光电转换基板通过提供有光源的光学校准操作而具有加速效果。然而，新提供的光源的劣化使得难以在长期使用时维持效果，因而产生减少放射线成像装置的使用寿命的问题。
考虑到前述问题，本发明的目的是提供具有光源的放射线成像装置，其能够限制由在长期使用中光源的劣化引起的光学校准效果的降低所导致的特性变化的劣化、以及由暗电流的增大引起的S/N比的降低。
根据本发明的放射线成像装置包括：
多个转换元件，以一维或二维阵列布置在基板上并且将入射光转换成电信号；
光源，用于用光照射转换元件以校准转换元件；和
比较单元，用于将来自转换元件的输出信号与预定的初始输出信号相比较以调整光源的驱动水平(level)。
根据本发明，通过基于来自用于将放射线或光转换成电信号的转换元件的输出信号执行促进光学校准效果的光源驱动调整，能够在光源发射期间(光输出调整期间)内使对转换元件的光照射量保持恒定。因此，即使在长期使用中光源强度由于光源的劣化而下降，也能够长时期地控制获得稳定的光学校准效果所需的光量。此外，本发明还提供具有长使用寿命的放射线成像装置，其具有高S/N比、高灵敏度、短射线照相周期和高操作容易性，并能够长时期地维持其性能。
从结合附图进行的以下描述，本发明的其它特征和优点将是显而易见的，在附图中，相似的参考标记在其图中始终表示相同或类似的部分。
附图说明
被包含于说明书中并构成其一部分的附图示出本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明的第一实施例的放射线成像装置的示意性横截面视图。
图2是放射线成像装置中的光电转换元件的一个像素的电路图。
图3是放射线成像装置中的电路的操作时序图。
图4是示出放射线成像装置中的光学校准的流程的视图。
图5是根据本发明的第二实施例的放射线成像装置的示意性电路图。
图6是放射线成像装置中的电路的操作时序图。
图7是示出放射线成像装置中的光学校准的流程的视图。
图8是示出放射线成像装置中相对于驱动数量的光电转换元件输出的图表。
图9是示出根据本发明的第三实施例的放射线成像装置中相对于光照射量的光电转换元件输出的曲线图。
图10是示出应用本发明的放射线成像装置作为放射线成像***的例子的视图。
图11是示出根据比较例子的具有LED光源的放射线成像装置的示意性横截面视图。
图12是放射线成像装置中的光电转换元件的一个像素的电路图。
图13是放射线成像装置中的电路的操作时序图。
图14是具有二维照射光源的放射线成像装置的示意性横截面视图。
具体实施方式
以下将描述本发明的实施例。首先，将描述具有LED光源的放射线成像装置和光学校准操作作为具有常规装置的比较例子。
(比较例子)
图11是示出根据比较例子的具有LED光源的放射线成像装置的示意性横截面视图。
在图11中，放射线成像装置1具有被机壳(chassis)2覆盖的光电转换基板8和LED光源109，所述光电转换基板8包括作为波长转换器的闪烁体7和形成在隔离(isolated)基板4上的光电转换元件(光 电二极管)105。对于机壳2，可以使用具有非常少的X射线吸收的材料，并且诸如铝或不锈钢的金属是不昂贵的、且由于优异的强度所以是合适的。X射线源3是用于使被读取的物体(物体)成像的X射线源。
图11是放射线成像装置配置的横截面视图，其中沿纸深度方向以二维方式布置光电转换元件和LED。可将一对的光电转换元件和开关器件布置在隔离基板上作为一个像素，其在图11中被省略。一般地，被布置在隔离基板上的开关器件是非晶或晶体薄膜晶体管。
在图11中，让从X射线源3辐射的X射线进入被读取的物体。已穿过被读取的物体的透射X射线到达闪烁体7。闪烁体7吸收X射线，并且激发闪烁体内部的发光中心以发射可见光。来自闪烁体7的可见光被发射到布置在隔离基板4上的光电转换元件105的受光表面，并且被受光表面光电转换。利用用于改善耐湿性的保护层6覆盖光电转换元件105中的每一个。在将一对的光电转换元件和开关器件作为一个像素而布置的情况下，用保护层6覆盖该像素。
隔离基板4主要使用具有少量的碱成分的透明玻璃作为其材料。闪烁体7使用Gd2O2S:Tb、CsI:TI等作为其材料。
另一方面，从设置在隔离基板4之下的LED光源109发射的光(可见光)在穿过隔离基板4和光电转换元件105的侧表面之后被闪烁体7反射，并且被发射到光电转换元件105的受光表面之上。取决于其材料，闪烁体7对来自LED光源109的光具有不同的反射特性。作为用于闪烁体7的材料，可以使用不完全吸收光、更具体地说只有百分之几的光将到达光电转换元件的材料。
图12是作为比较例子的放射线成像装置中的光电转换元件的一个像素的电路图。
在比较例子中，光电转换元件105表示PIN光电二极管，并且可以使用非晶硅和晶体硅中的一种作为其材料。
光电转换元件105的二极管的阴极侧连接到光电转换元件控制电路111的SW1，并且其阳极侧连接到电流计等的光电转换元件输出检 测电路112。在将一对的光电转换元件和开关器件布置在隔离基板上作为一个像素的情况下，开关器件被电连接在光电转换元件105的阳极侧和光电转换元件输出检测电路112之间。SW1的另一侧可被切换，以与用于给予光电转换元件105偏置的电源(VS)和零偏置(VGND)中的一个连接。光源控制电路113控制LED光源的点亮(lighting)，并且包括供给电源VLED和用于控制点亮的开/关的开关SW2。
此外，每一个电路从支配整个放射线成像装置的定时以控制操作的放射线成像装置控制电路115接收控制信号和向其传送控制信号。
从X射线源3被射线照相的X射线被射线照相到并穿过被读取的物体(没有示出)、并入射在闪烁体7之上。X射线在闪烁体7中被吸收，并被转换成可见光。来自闪烁体7的可见光被发射到光电转换元件105。
LED光源109在与X射线分开的光路上向光电转换元件发射光。开关SW3用于使X射线源3点亮。
图13是比较例子的放射线成像装置中的电路的操作时序图，并且描述X射线源输出、LED光源输出、光电转换元件的偏置、和光电转换元件的输出(输出信号)。
在图13中，参考标记(F1)和(F2)各表示非读取期间，以及(F3)表示读取期间。在非读取期间中，当在X射线源3和LED光源109处于关闭状态的同时通过偏置电源(VS)给予光电转换元件105偏置电压时，暗电流Add91、Add92、Add93通过光电转换元件105。该状态由光电转换元件的输出的实线-虚线表示。理想地，希望暗电流为零，但实际上不为零。即使在通电时，也没有恒定电流流动，而是，暗电流在通电时如Add91所示变大，并且如Add92和Add93所示随着时间衰减。
一般地，如果使用主要由非晶硅半导体制成的PIN光电二极管作为光电转换元件，那么由非晶半导体膜中的悬挂键或制造过程期间混入的杂质形成晶格缺陷能级。晶格缺陷能级用作捕获能级。更具体地讲，在紧挨着通电之后或之前，电子或空穴被捕获，并且在经过几秒到几十秒之后，在导带或价带处执行热激发，从而传导电流(暗电流)流动。据说，特别是P层和I层之间以及I层和N层之间的界面部分具有许多的捕获能级，并且认为它们对暗电流有贡献。而且，认为P层和N层的阻挡特性不是完全的，并且从外面流入I层内部的载流子中包含的暗电流分量的分量增大。
据说，在利用晶体PIN光电二极管而不使用非晶半导体膜时，取决于要准备的工艺条件或设备，捕获能级不像非晶那样多。然而，P层和I层之间的界面部分或I层和N层之间的界面部分具有许多晶格失配，并且捕获能级不为零且具有如图13所示的光电转换元件的输出的趋势。
如果等待光电转换元件的暗输出(暗电流)充分地衰减，那么将实现具有高的S/N比的信号。然而，如果需要几秒到几十秒的长期间来将输出衰减到目标暗输出水平，那么装置将具有非常低的操作简易性。
因此，执行利用LED光源的光照射作为光学校准操作。在短时间内执行X射线照射时，为了减少光电转换元件的暗电流，预先将LED光源点亮。此时通过的光电流与图像信息的读取没有关系。利用光电转换元件的暗输出的特性和光电变换器所需的S/N比，设计非读取期间或读取期间的长度、或LED的发射期间。
图13中被示为光电转换元件的输出的由交替的长和短划线表示的波形是这样的输出：所述输出在通过在使被读取的物体成像之前的非读取期间中将LED光源109开启一段时间、并且通过在随后的读取期间中开启X射线源3来执行成像时获得。
在非读取期间(F2)中，LED光源109被开启并向光电转换元件105发射光，以使由交替的长和短划线表示的电流通过。此外，光电流Ap90通过，LED光源109被关闭，同时，光电流消失。此时，关闭LED光源109之后的暗电流Adp92和Adp93变得相对于时间更加稳定，并且，在一些情况下比不开启LED光源109时小。这是由于，从LED发射的光能允许在半导体层之内产生的过量的载流子使半导 体层中、尤其是界面部分中的内部状态稳定化，并使电子或空穴发光以被释放。在这样的低的暗电流状态下使X射线进行射线照相提供具有高S/N比的信号。
具体而言，以X射线的射线照相期间(F3)之前的非读取期间(F2)中的定时发射LED光和减小暗电流提供具有高S/N比的X射线图像，而不用等待长时间。
然而，如上所述，因为由光源老化引起的发光强度的降低，所以不能利用与初始使用状态中相同的设置向光电转换元件发射有效的光量(发光强度×发光期间)。
这样的状态，即，由图13中的实线表示光电转换元件的输出和LED光源的输出。图13显示，在开启光源时，LED光源的输出减少，并且光电转换元件105的输出减少(从初始的Ap90到Ap91)。如果光源输出以此方式减少，那么，对于光电转换元件，光源关闭之后光电转换元件输出的暗电流增大(从初始的Adp93到Adp99)，因而降低S/N比。
尤其地，因为能够实现小、轻和细(slim)的配置，所以使用EL发光器件作为光源。由EL发光器件的驱动引起的劣化或由环境湿气的侵入引起的随着老化的发光强度的劣化是严重的，并且，在初始建立的条件(例如，供给电压)下，光源输出早早下降。因为上述原因，通过在初始建立的光学校准设置下获得的光量，在长期使用中将不会给予光电转换元件足以产生充分的光学校准效果的光量。
(第一实施例)
图1是根据本发明的第一实施例的放射线成像装置的示意性横截面视图。
除了代替LED光源109使用EL(电致发光)光源9且代替PIN光电转换元件105使用MIS光电转换元件5以外，根据本实施例的放射线成像装置1具有与图11中比较例子的装置相同的配置。
图1示出将来自EL光源9的光垂直发射到闪烁体7，但是，还存在来自斜方向的入射光。因此，通过在闪烁体表面之上包括镜面反射成分，闪烁体将不会吸收所有的光。
图2是根据本实施例的放射线成像装置中的光电转换元件的一个像素的电路图。
在图2中，光电转换元件5是其材料为非晶硅半导体的MIS光电转换元件。通过在下部的金属电极层上形成绝缘体和半导体的层来形成MIS光电转换元件。一般地，在半导体之上设置注入禁止层(N层或P层)和上电极。可将一对的光电转换元件和开关器件布置在隔离基板上作为一个像素，这在图2中被省略。
在图2中，光电转换元件控制电路11与MIS光电转换元件5的一个电极连接。在光电转换元件控制电路11中，通过开关SW1切换三个电势。所述三个电势是用于给予光电转换的偏置电压的电源s(Vs)、用于刷新(refresh)MIS光电转换元件5的电容中存储的电荷的电源(VREF)、和用于当不操作光电转换元件时给予零偏置(VGND)的接地点(GND)。另一电极与光电转换元件输出检测电路12连接。光电转换元件输出检测电路12包括用于放大检测信号的放大器、和用于存储检测电流并获得在某时间的输出(输出信号)的累积(integrating)电路。在将一对的光电转换元件和开关器件布置在隔离基板上作为一个像素的情况下，开关器件被电连接在光电转换元件5和光电转换元件输出检测电路12之间。
电路13、14用于控制EL光源9。光源控制电路13包括能改变对光源的供给电压的电源VEL、和用于控制发光期间的SW2。比较器电路14将从光电转换元件输出检测电路12获得的光学监测输出信号值与预定的初始输出信号值相比较，对光源的电压水平和输出期间进行算术处理，并产生对光源控制电路13的控制信号。
SW3是用于使X射线源点亮的开关，并被支配整个放射线成像装置的定时的放射线成像装置控制电路15控制。
在图2中，从X射线源3辐射以获得被读取的物体的图像的X射线被施加到没有被示出的物体(医院中的病人)，穿过病人并碰到(hit)闪烁体7。
此外，X射线在闪烁体7中被吸收并被转换成可见光。来自闪烁体7的可见光被发射到光电转换元件5。图2是对于一个像素的视图，并且没有示出光电转换元件5和闪烁体7之间的位置关系。然而，如图1所示，使光电转换元件5和闪烁体7基本上紧密地相互接触，以改善图像分辨率特性。为了设置闪烁体，使用保护膜上直接气相沉积和用粘合剂接合这两种方法中的一种。另一方面，来自作为附加光源的EL光源9的可见光以与X射线的路径不同的光路被发射到光电转换元件5。SW3是用于使X射线源3点亮的开关。
图3是图2所示的放射线成像装置中的电路的操作时序图。
图4是示出根据本实施例的放射线成像装置中的光学校准的流程的视图。
图3示出X射线源3、EL光源9和光电转换元件5的偏置和输出。而且，为了清楚的描述，图3示出作为光电转换基板8，光电转换元件5具有一个像素的情况。
两个操作期间是可用的：读取期间和非读取期间。X射线源3在读取期间中点亮，而EL光源9在非读取期间中点亮。医疗X射线成像装置使用X射线源。然而，对于诸如非破坏性检查的其它应用，可以使用诸如γ射线的其它类型的放射线。
来自X射线源3的光没有被示出，但是被辐射到要被射线照相的物体上以获得被读取的物体的图像信息。在医疗X射线成像装置的情况下，要被射线照相的物体是来到医院的病人的身体。不特别要求将来自附加光源的光辐射到被读取的物体。光通过某一光路到达光电转换元件就足够了。
如图3所示，在用于将来自偏置电源Vs的偏置电压给予光电转换元件5的驱动中，周期性地将刷新电源VREF给予光电转换元件5，作为清除在驱动期间存储在光电转换元件中的电荷的刷新操作。在周期(F2)期间，为了光学校准将EL光源点亮，并且，在周期(F3)期间，为了被读取的物体的成像将X射线源3点亮。在图3所示的例子中，周期(F1)和(F2)被当作非读取期间，并且周期(F3)被当 作读取期间。
通过来自EL光源9的光发射而通过的光电流Ap1和Ap2(实线)不被作为图像信号读取。具体而言，在非读取周期(F2)期间，EL光源9被点亮。
通过EL光源9的发光，光电流Ap1和Ap2通过光电转换元件5，并且，当光关闭时，光电转换元件返回到暗电流流动的这样的状态Adp2。然而，图3示出在EL光源9关闭之后，暗输出Adp2变得比当EL光源9在图3所示的周期(F2)中不发光时的暗输出(暗电流)Add2(虚线)低且稳定。
这是因为EL光源的光能在半导体层中被吸收，产生的载流子在绝缘层界面上积聚，并且半导体层中的内部电场被释放，以使从注入禁止层流动的载流子的数量减少。在下一周期(F3)中，存在周期(F2)中通过EL光源9的发光产生的载流子为暗状态中的几个周期提供驱动的优点。因此，能够从初始输出获得比当周期(F2)中EL光源9不发光时的暗输出Add3(虚线)低且稳定的暗输出Adp3。此外，认为通过发光减少了对先前捕获的暗电流有贡献的电子或空穴的数量。
在低的暗电流的状态下辐射X射线提供具有高S/N比的信号。
具体而言，如果通过在X射线的射线照相之前发射EL光源的光来降低暗电流的大小，那么能够实现具有高S/N比的X射线图像而无需长的等待。
通过非读取周期(F2)的操作，下一周期(F3)是具有低的暗电流大小的周期。具体而言，可以认为该周期与图3中的周期(F3)之后的具有暗电流的饱和行为的周期相同。对读取期间周期(F3)照射X射线将提供具有高S/N比的信号。如果结合周期(F4)的信号并且从周期(F3)的X射线输出执行减法处理(其没有被示出)，那么包括在周期(F3)的信号X射线中的暗电流的固定分量将被校正。因此，如果通过在X射线的射线照相之前发射EL光源的光来降低暗电流的大小，那么将实现具有高S/N比的X射线图像而无需长的等待。
通过在周期(F2)中以希望的量向光电转换元件5发射EL光源 9的光，光电转换元件5在读取期间中处于具有低的暗电流大小的稳定状态。
接着参照图2至4，以下将描述周期(F2)期间的EL光源9的发光方法，即EL光源9的控制方法。
在图3中，在光输出调整期间中执行来自EL光源9的光发射，并且，光输出调整期间具有光学监测期间和随后的光校正期间。
首先，在周期(F2)的光学监测期间中，通过放射线成像装置控制电路15，图2中的光源控制电路13的光源供给电源VEL被调整并被设为与光监测期间控制信号对应的预定光源强度设定值VEL0。
然后，将光源点亮开关SW2接通以使EL光源9发光。已接收照射光的光电转换元件5输出图3所示的输出Ap1(实线)。基于通过光电转换元件输出检测电路12检测到的输出值Ap1和光学监测期间、以及其为比较器电路中预设的检测输出的初始输出信号值Ap0(交替的长和短划线)和光校正期间，比较处理来自光电转换元件5的输出。通过图2所示的比较器电路14算术处理光输出调整期间中的光源输出，以计算与作为图3所示下一期间的光校正期间中的光校正和调整信号对应的光源强度设定值VEL1。
然后，在图3所示的光校正期间中，将通过上述算术处理调整的VEL1的控制信号从比较器电路14传送到光源控制电路13。光源供给电源VEL被调整并被控制为VEL1，并且EL光源9以与光校正期间(即，直到光输出调整期间完成的期间)中的电压对应的光源强度执行发光。
在本实施例中，通过光电转换元件输出检测电路12检测在来自EL光源9的发光强度下安装在光电转换基板8上的光电转换元件5的输出信号，并且能够基于预定的输出信号值和期间通过比较器电路14观察光源的劣化。
因此，检测EL光源9的劣化水平，然后调整EL光源9的发光强度，由此在EL光源9的发光期间(光输出调整期间)内维持到光电转换元件5上的发光量恒定。因而，即使随着长期使用EL光源9的劣化降低光源强度，也能够长期控制获得光学校准效果所需要的光 量。此外，能够实现具有长使用寿命的放射线成像装置，其具有高S/N比、高灵敏度、短射线照相周期、高操作简易性和长期性能维持。
图3是示出作为非读取期间的周期(F1)和(F2)、以及作为读取期间的周期(F3)的时序图。不用说，可将周期(F1)当作非读取期间并且可将周期(F2)当作读取期间。在那种情况下，进一步缩短了直到X射线照射的时间。
在示出本实施例的图2中，EL光源9的供给电源VEL由可变DC电源的符号示出，但实际上为逆变器(inverter)电源，并且，通过改变逆变器输出的振幅电压来控制发光强度。另外，作为用于改变发光强度的方法，可以改变电压振幅的频率。
在本实施例中，仅利用在其期间EL光源9发光的光校正期间中的发光强度进行调整，以调整对光电转换元件的发光量。此外，为了调整对光电转换元件的发光量，可以调整校正期间的长度。
在图2中，将光校正和调整信号(VEL1)输出到光源控制电路13，但是第二实施例中描述的图5所示的配置提供本发明的相同效果。图5示出与图2不同的用于向放射线成像装置控制电路15输出的配置。在此配置的情况下，从放射线成像装置控制电路15向光源控制电路13输出光校正和调整信号作为发光控制信号，因而调整来自EL光源9的发光。同时，还能够基于光校正调整信号的校正期间来控制周期(F2)的完成时间。在将一对的光电转换元件和开关器件布置在隔离基板上作为一个像素的情况下，来自具有光电转换元件和开关器件的像素的光监测期间和光校正期间中的每一个的输出可被如下读出：(1)在光源从开变为关之后，开关器件被接通以用于读出；(2)至少在光源开期间的后一半中，开关器件被接通以用于读出；(3)使用上述的(1)和(2)的组合以用于读出。这些操作可以以相同的方式应用于以下的描述。
关于具有作为本发明的转换元件的光电转换元件(其材料为非晶硅半导体并且其将光转换成电信号)的间接放射线成像装置，作出了上述描述。然而，其材料为非晶硒半导体并且其将放射线转换成电信 号的转换元件也可应用于直接放射线成像装置。
(第二实施例)
本实施例涉及用于调整发光期间的长度以及对光电转换元件的光照射量的光学校准的控制，而没有第一实施例中存在的光学监测期间。
现在参照附图对本实施例进行详细描述。
根据本实施例的放射线成像装置与图1的第一实施例中的装置相同。
图5是根据本实施例的放射线成像装置的示意性电路图。
图6是根据本实施例的放射线成像装置中的电路的操作时序图。
图7是示出根据本实施例的放射线成像装置中的光学校准的流程的视图。
图8是示出根据本实施例的放射线成像装置中相对于光源驱动数量的光电转换元件输出的图表。
图8示出其水平轴显示光源的驱动的数量并且其垂直轴显示那时来自光电转换元件基板的电信号的输出的图表。电信号的输出是通过对作为每一次驱动的输出的每一次的输出值进行累积而获得的累积输出值、以及每一次的输出值。图8中的输出值是通过在一定时间期间中存储光电转换元件的输出电流而获得的存储的输出。
执行光学校准，以紧接在射线照相之前驱动光源，并且当光电转换元件已达到饱和状态时关闭光源的驱动。
在图2的电路中，向光源控制电路13输出光校正和调整信号(VEL1)。然而，图5示出将输出给予放射线成像装置控制电路15的配置，这是与图2中的配置不同之点。在这样的配置中，将光校正和调整信号从放射线成像装置控制电路15输出到光源控制电路13作为发光控制信号，以调整EL光源9的发光。
在图5和图7中，将光学校准的运行命令从放射线成像装置控制电路15几乎同时地给予光源控制电路13和光电转换元件控制电路11。已接收到该命令的光源控制电路13将预定量的电流注入到EL光源9中，以执行驱动预定的时间。已在与光源驱动几乎相同的时间接 收到该命令的光电转换元件控制电路11驱动光电转换元件5，并且在与光源的驱动期间几乎相同的时间中存储来自EL光源9的光。
通过光电转换元件输出检测电路12检测在关闭EL光源9的同时与从EL光源发射的光的量对应的光电转换元件5的存储的输出，并且将作为电信号的输出信号输出到比较器电路14。
如图8所示，比较器电路14将电信号转换成数字以用于存储，并将数值与产生光电转换元件的饱和状态的电信号的输出的固定目标值相比较。如果电信号的输出没有达到目标值，那么对放射线成像装置控制电路15再次执行EL光源9的驱动，并且开始对来自光电转换元件5的输出的检测。比较器电路14在每次检测到来自光电转换元件5的输出时对电信号的输出进行累积，将累积值与目标值相比较，并确定下一输出检测的必要性。当电信号的输出的累积输出值已达到目标值时，比较器电路14向放射线成像装置控制电路15输出用于停止光学校准、即光源驱动的信号。
在图6所示的电路的操作时序图中，以与第一实施例的图3中相同的方式，光电转换输出是光电转换元件的输出电流值。类似地，表示每一项目的输出的虚线与第一实施例的描述中的相同。
在图6中，通过交替的长和短划线以及实线表示用上述图5和图7描述的操作中的项目的输出。交替的长和短划线表示EL光源的初始状态中的操作状态。实线表示EL光源的输出改变(下降)、光电转换元件的输出从Ap0降为Ap1、以及EL光源的发光量被调整和控制(发光的数量)这样的操作状态。
如图5所示，将本实施例中示出的光校正和调整信号作为发光控制信号从放射线成像装置控制电路输出到光源控制电路13，由此调整EL光源9的发光。另外，也能够控制光电转换元件控制电路11，并且能够与光源的驱动停止一起停止光学校准的运行周期。因此，能够进行到周期F3的移动，而不需要等待图6上周期F2中所示的光校正期间，因而缩短到周期F3的读取期间，即直到X射线照射和射线照相的时间。此外，本实施例中所示的驱动在第一实施例中的光校正期 间中是可应用的。
(第三实施例)
本实施例与第二实施例相同，并涉及用于调整发光期间的长度以及对光电转换元件的光照射量的光学校准的控制，而没有第一实施例中存在的光学监测期间。
现在参照附图对本实施例进行详细描述。
对于第二实施例中示出的图5所示的示意性电路、图6所示的操作定时、和图7所示的光学校准的流程，本实施例同样具有。
图9是示出本发明中光电转换元件的电信号的输出和发光量之间的关系的曲线图。
在图9中，水平轴显示来自EL光源9的光的量，并且图9示出在该曲线图的右侧，入射光的量变得较大或者光的累积量变得较大。垂直轴表示作为由光电转换元件输出的电信号的输出信号相对于光的大小。图9中的输出值表示以对于一定时间期间存储的输出的形式的光电转换元件的输出电流。用于本实施例中的MIS类型的光电转换元件5从图2中所示的电容器的一端输出信号。因而，当来自光电转换元件5的输出超过电容器的最大值时，输出将饱和。由此不能得到有效的图像信号。这是光电转换信号的饱和特性。图9显示，从电信号的输出值没有变化(增大)的点开始，光电转换元件处于饱和状态中。
本实施例具有使用上述特性执行光学校准的特征。除了比较器电路14在光源的每一次驱动时对从光电转换元件5存储和检测的电信号的输出进行累积、并且确定对前面的累积值的微分(differential)值是否为零以及是否需要下一次光源驱动以外，本实施例与第二实施例相同。当确定微分值已几乎为零时，比较器电路14向放射线成像装置控制电路15输出用于停止光学校准、即光源驱动的信号。
利用本实施例中的光学校准，在正检测光电转换元件的输出的同时驱动光源，并且基于达到饱和状态的事实停止光源驱动，由此达到光学校准，而没有时间损失并且具有恒定的高稳定性。此外，即使发光量由于光源的老化而改变，也在正检测光电转换元件的输出的同时 执行光源驱动，因而恒定地达到所需的饱和状态。
关于电路的操作时序图，本实施例与第二实施例的图6中的相同。
当在时序图中显示与图9中的电信号输出值没有改变(增大)的点对应的操作之后的操作的情况下，在驱动EL光源之后的光电转换元件的输出将为暗电流的水平。即，基于饱和之后的光电转换元件的输出，不能获得与来自EL光源的光的照射量对应的输出。比较器电路14将微分值确定为减小到近似零。并且，然后，将停止光源的驱动。并且，在使用光电二极管类型的光电转换元件的情况下，也可使用其它的元件和其它的布线来形成电容器。并且，可将输出一次存储在如此形成的电容器中并且从中读出。在这样的配置中，也能提供类似的输出饱和的特性。并且，本发明因此可应用于这样的配置。
包括第一实施例到第三实施例的本发明使用表面发光类型EL作为光源。EL光源9是在光电转换元件的光学吸收波长区域中具有发光波长的光源。作为光源，可以使用诸如比较例子所示的图11中的以二维形式布置的多个LED阵列、以二维形式布置的多个冷阴极管或荧光管、或其与导光板的组合的光源，由此提供相同的效果。
图14示出具有二维照射光源的放射线成像装置的示意性横截面视图，所述二维照射光源由以行(line)方式布置的LED阵列的组合构成，作为与导光板组合的光源的例子。将以行方式布置有LED光源109的LED阵列209布置在由丙烯酸树脂形成的导光板219的两侧。将导光板219设置在至少与以二维方式布置在光电转换基板8的背侧上的光电转换元件等价(equivalent)的区域中。由LED光源109发射的光进入导光板219的侧表面，在导光板之内反射的同时传送，使得通过在导光板的前面或后面上形成的散射图案或形状沿光电转换基板8的方向发光，由此提供二维的发光表面。
EL光源趋于具有严重的由EL发光二极管的驱动引起的劣化、或者由环境湿气的侵入引起的随着老化的发光强度的劣化。然而，本发明的使用提供初始建立的光量的长期维持，由此达到充分的光学校准效果。
此外，表面发光EL由于集成类型而具有很少的不均匀表面内发光，并且即使发生老化，也在表面中均匀地变化，不使内表面不均匀，由此达到比其它光源更优选的光学校准。具有某一高度的每一个LED或冷阴极管沿厚度方向大并且重。另一方面，具有0.2至0.3mm的厚度且非常轻的片状的EL能实现能够容易安装并且减小尺寸和重量的光学校准***。
而且，在上面描述的第二实施例中，当通过反复开启和关闭用于驱动的EL光源9而从光电转换元件5间歇地输出的信号的累积输出值达到目标值时，完成光学校准。然而，无需说，即使当用放射线成像装置控制电路15的命令开启EL光源9、并且在正执行连续的驱动的同时仅重复每一定时间处的光电转换元件5的输出检测以使累积值达到目标值时关闭光源，EL光源9也具有与第二实施例相同的效果。
类似地，即使当在正执行EL光源9的连续驱动的同时仅重复每一定时间处的光电转换元件5的输出检测、并且微分值没有变化时关闭光源，第三实施例也提供与第二实施例相同的效果。在此情况下，放射线成像装置控制电路15仅作出光源控制电路13的驱动开始和驱动停止的命令、并且在驱动开始之后监测光电转换元件控制电路11和比较器电路14的响应就足够了。
并且，本实施例所示的驱动在第一实施例的光校正期间中是可应用的。
根据本发明的放射线成像装置提供恒定地稳定的光学校准以及稳定和准确的连续射线照相。
(第四实施例)
图10是示出应用本发明的放射线成像装置作为放射线成像***的例子的视图。
放射线成像装置是上述各实施例中的放射线成像装置。
在X射线管6050处产生的X射线6060穿过病人或对象6061的胸部6062，并且使放射线图像入射到用于射线照相出放射线图像的放射线成像装置6040中。进入的X射线包括病人6061的体内的信息。 放射线成像装置6040的波长转换器发光，并且所述光被光电转换以获得电信息。将所述信息转换成数字的，并且通过图像处理器6070执行图像处理，并且能够通过作为提供在控制室内的显示单元的显示单元6080进行观察。
此外，所述信息能够通过诸如电话线6090的传输***被传送到甚至远处，并且在不同地点的医生室等中所提供的显示单元6081上被显示、或者被存储在诸如光盘的存储介质中。这使得远处的医生能够执行诊断。另外，能够通过胶片处理器6100将所述信息记录在胶片6110上。
工业可利用性
如上所述，本发明可应用于医用数字X射线成像装置，此外，在应用于用于诸如非破坏性检查的其它放射线应用的数字放射线成像装置方面是有效的。
由于可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出本发明的许多明显大不相同的实施例，因此，应当理解，本发明不限于其具体的实施例，除了如权利要求中所限定的之外。
本申请要求在2006年11月1日提交的日本专利申请No.2006-297720和在2007年10月24日提交的日本专利申请No.2007-276519的优先权，它们的所有内容在此通过参考被并入。
Claims (14)
1.一种放射线成像装置，包括：
多个转换元件，以一维或二维阵列布置在基板上并且将入射光转换成电信号；
光源，用于用光照射所述转换元件以校准所述转换元件；
比较单元，用于在放射线非读取期间将来自所述转换元件的输出信号与预定的初始输出信号相比较以调整所述光源的驱动水平。
2.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
在调整光输出的期间中，所述比较单元将来自所述转换元件的输出信号与预定的初始输出信号相比较以调整所述光源的驱动水平，所述调整光输出的期间包括光监测期间和所述光监测期间之后的光校正期间，所述比较单元在所述光监测期间中检测来自所述转换元件的输出信号，并且在所述光校正期间中基于控制信号调整所述光源的发光强度，所述控制信号是基于所述输出信号与所述预定的初始输出信号的比较产生的。
3.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
在调整所得到的光输出的期间中，所述比较单元将来自所述转换元件的输出信号与预定的初始输出信号相比较以调整所述光源的驱动水平，所述调整所得到的光输出的期间包括光监测期间和所述光监测期间之后的光校正期间，所述比较单元在所述光监测期间中检测来自所述转换元件的输出信号，并且在所述光校正期间中基于控制信号调整所述光源的发光持续时间，所述控制信号是基于所述输出信号与所述预定的初始输出信号的比较产生的。
4.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
所述比较单元调整所述光源，以使所述光源被间歇地开启和关闭， 并且，当对于每一次开启所述光源时来自所述转换元件的输出信号的累积量增大到目标值时，停止所述光源的驱动。
5.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
所述比较单元调整所述光源，以使所述光源被间歇地开启和关闭，并且，当对于每一次开启所述光源时来自所述转换元件的输出信号的累积量的微分值减小到零时，停止所述光源的驱动。
6.根据权利要求4的放射线成像装置，其中，
所述比较单元通过与检测来自所述转换元件的输出的时间期间同步地开启或关闭来调整所述光源。
7.根据权利要求5的放射线成像装置，其中，
所述比较单元通过与检测来自所述转换元件的输出的时间期间同步地开启或关闭来调整所述光源。
8.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
所述比较单元调整所述光源，以使所述光源被连续驱动，并且，当从所述转换元件间歇地输出的信号的累积量增大到目标值时，停止所述光源的驱动。
9.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
所述比较单元调整所述光源，以使所述光源被连续驱动，并且，当从所述转换元件间歇地输出的信号的累积量的微分值减小到零时，停止所述光源的驱动。
10.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
驱动所述转换元件，以执行用于清除积累在所述转换元件的转换区域中的电荷的刷新。
11.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
所述转换元件具有非晶硒半导体。
12.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
所述转换元件具有非晶硅半导体，并且所述放射线成像装置还包含设置在所述转换元件之上的闪烁体。
13.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，
所述光源是EL元件。
14.一种放射线成像***，包括：
根据权利要求1至13中的任一项的放射线成像装置；
用于处理来自所述放射线成像装置的信号的信号处理单元；
用于记录来自所述信号处理单元的信号的记录单元；
用于显示来自所述信号处理单元的信号的显示单元；
用于传送来自所述信号处理单元的信号的传送处理单元；和
用于产生放射线的放射线源。
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