JP2011097452A - Radiation detector device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray detector device that achieves miniaturization, lightweight and lower price. <P>SOLUTION: The X-ray detector device includes a plurality of bright pixels 41 having sensitivity to light by X-ray made incident and a plurality of dark pixels 42 having no sensitivity to the light by the X-ray made incident. A plurality of selection lines 23 and a plurality of signal lines 24 are connected to the bright pixels 41 and the dark pixels 42. Each signal line 24 of the bright pixels 41 is connected to each integral amplifier 35, and the plurality of signal lines 24 of the dark pixels 42 are combined and connected to one integral amplifier 35. A signal output from the integral amplifier 35 connected in each signal line 24 of the bright pixels 41 is corrected by a signal output from the integral amplifier 35 to which the plurality of signal lines 24 of the dark pixels 42 are combined and connected. A horizontal drawing noise component is extracted by a small number of dark pixels 42. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、放射線を検出する放射線検出器に関する。   The present invention relates to a radiation detector for detecting radiation.

新世代の診断用Ｘ線画像検出器として、アクティブマトリクスを用いた平面形のＸ線検出器が注目を集めている。このＸ線検出器にＸ線を照射することより、Ｘ線撮影像またはリアルタイムのＸ線画像がデジタル信号として出力される。このＸ線検出器は、固体検出器であることから、画質性能や安定性の面でも極めて期待が大きく、多くの研究開発が進められている。   As a new generation diagnostic X-ray image detector, a planar X-ray detector using an active matrix has attracted attention. By irradiating the X-ray detector with X-rays, an X-ray image or a real-time X-ray image is output as a digital signal. Since this X-ray detector is a solid-state detector, there are great expectations in terms of image quality performance and stability, and many researches and developments are underway.

実用化の最初の用途として、比較的大きな線量で、静止画像を収集する胸部あるいは一般撮影用に開発され、近年商品化されている。より高性能で、透視線量下で毎秒３０フレーム以上のリアルタイム動画を実現させる必要のある循環器、消化器分野への応用に対しても近い将来に商品化が予想される。この動画用途に対しては、Ｓ／Ｎの改善や微小信号のリアルタイム処理技術などが重要な開発項目となっている。   As the first application for practical use, it has been developed for the chest or general radiography for collecting still images with a relatively large dose, and has been commercialized in recent years. Commercialization is expected in the near future for applications in the circulatory and gastrointestinal fields that require higher performance and real-time video at 30 frames per second under fluoroscopic dose. For this moving image application, improvement of S / N and real-time processing technology of minute signals are important development items.

この種のＸ線検出器には、大きく分けて直接方式と間接方式との二方式がある。直接方式は、Ｘ線をａ−Ｓｅなどの光導電膜により直接電荷信号に変換し、電荷蓄積用のキャパシタに導く方式である。一方、間接方式は、シンチレータ層である蛍光変換膜によりＸ線を受けて一旦可視光に変換し、可視光をａ−ＳｉフォトダイオードやＣＣＤにより信号電荷に変換し、電荷蓄積用のキャパシタに導く方式である。   This type of X-ray detector can be broadly divided into two methods, a direct method and an indirect method. The direct method is a method in which X-rays are directly converted into a charge signal by a photoconductive film such as a-Se and led to a charge storage capacitor. On the other hand, in the indirect method, X-rays are received by a fluorescent conversion film that is a scintillator layer, and once converted into visible light, the visible light is converted into signal charges by an a-Si photodiode or CCD, and led to a charge storage capacitor. It is a method.

現在実用化されているＸ線検出器の多くが間接方式を採用している。従来の間接方式のＸ線検出器においては、人体などを透過したＸ線画像をＸ線検出器に入射し、その画像情報を電気信号に変換する。この際、蛍光変換膜によってＸ線を可視光に変換し、その可視光を光電変換基板の格子状に形成された画素毎に検出し、二次元的な画像情報の電気信号として出力する。   Many of the X-ray detectors currently in practical use adopt the indirect method. In a conventional indirect X-ray detector, an X-ray image transmitted through a human body or the like is incident on the X-ray detector, and the image information is converted into an electrical signal. At this time, X-rays are converted into visible light by the fluorescence conversion film, and the visible light is detected for each pixel formed in a grid pattern on the photoelectric conversion substrate and is output as an electrical signal of two-dimensional image information.

光電変換基板は、液晶表示装置の製造工程に類似している薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）パネル製造工程により、ガラス基板上に信号配線および薄膜トランジスタを形成した回路基板を作成し、その回路基板上に入力面からの蛍光を検出するフォトダイオードを画素毎に格子状に形成し、そのフォトダイオードを下部に配置されている薄膜トランジスタに電気的に接続している。   The photoelectric conversion substrate is a thin film transistor (TFT) panel manufacturing process that is similar to the manufacturing process of a liquid crystal display device, and a circuit board in which signal wiring and a thin film transistor are formed on a glass substrate is created. A photodiode for detecting the fluorescence is formed in a lattice pattern for each pixel, and the photodiode is electrically connected to a thin film transistor disposed below.

画素は格子状に配置され、各画素のスイッチング素子は行を表す選択線と列を表す信号線とに接続されている。これら選択線と信号線は格子状に配置され、格子状に配置している各画素に接続されている。   The pixels are arranged in a grid pattern, and the switching elements of each pixel are connected to a selection line representing a row and a signal line representing a column. These selection lines and signal lines are arranged in a grid pattern and are connected to each pixel arranged in the grid pattern.

光電変換基板上にはＸ線を可視光に変換する蛍光体を積層されている。   A phosphor that converts X-rays into visible light is stacked on the photoelectric conversion substrate.

そして、外部から入射したＸ線は蛍光体内部にて可視光に変換され、発生した可視光は光電変換基板に入射する。この光電変換基板に入射した可視光はフォトダイオードにて電荷に変換され、フォトダイオード内部もしくは並列接続されている容量素子内部に蓄積される。   X-rays incident from the outside are converted into visible light inside the phosphor, and the generated visible light enters the photoelectric conversion substrate. Visible light incident on the photoelectric conversion substrate is converted into electric charge by a photodiode and accumulated in the photodiode or in a capacitor element connected in parallel.

電荷に変換されたＸ線画像情報は、フォトダイオードに接続されている薄膜トランジスタを通して外部へと伝達される。すなわち、選択線の電位が変化することで、電位の変化した選択線に接続された薄膜トランジスタは導通状態となり、導通状態となった薄膜トランジスタに接続されているフォトダイオードもしくは容量素子内部に蓄積された電荷が薄膜トランジスタから信号線を通して外部へと排出される。   The X-ray image information converted into electric charges is transmitted to the outside through a thin film transistor connected to a photodiode. That is, when the potential of the selection line changes, the thin film transistor connected to the selection line whose potential has changed becomes conductive, and the charge accumulated in the photodiode or the capacitor connected to the thin film transistor in the conductive state Are discharged from the thin film transistor to the outside through the signal line.

薄膜トランジスタを駆動する選択線の電位は通常１本のみの選択線の電位を変化させることにより、ある特定の行に相当する画素内部の薄膜トランジスタを導通状態にする。電位を変化させる選択線を順次変更することで、ある特定の行に相当する画素からの信号が外部に排出され、電荷の排出された信号線の位置と、その時点で電位の変動した選択線の位置とを参照することで、Ｘ線の入射位置と強度を算出することが可能となる。   As for the potential of the selection line for driving the thin film transistor, the potential of only one selection line is usually changed, so that the thin film transistor inside the pixel corresponding to a specific row is brought into a conductive state. By sequentially changing the selection line for changing the potential, signals from the pixels corresponding to a specific row are discharged to the outside, and the position of the signal line from which the charge is discharged and the selection line whose potential has fluctuated at that time It is possible to calculate the incident position and intensity of X-rays by referring to the position.

光電変換基板の外部に排出された電荷信号は、各信号線に接続された積分増幅回路へと入力される。この積分増幅回路に入力された電荷情報は増幅され、電位信号に変換されて出力される。積分増幅回路から出力された電位信号はＡ／Ｄ変換器にてデジタル値に変換され、最終的には画像信号として編集されてＸ線検出器の外部へと出力される。   The charge signal discharged to the outside of the photoelectric conversion substrate is input to an integrating amplifier circuit connected to each signal line. The charge information input to the integrating amplifier circuit is amplified, converted into a potential signal, and output. The potential signal output from the integrating amplifier circuit is converted into a digital value by an A / D converter, and finally edited as an image signal and output to the outside of the X-ray detector.

ところで、Ｘ線検出器は主に人体を透過したＸ線を画像化することを目的とする。人体への大量のＸ線照射を行うと健康への悪影響があるため、人体へのＸ線照射は必要最低限に抑えられる。そのため、Ｘ線検出器に入射するＸ線の強度は非常に弱く、Ｘ線検出器内部の薄膜トランジスタから出力される電荷量はきわめて小さい。通常のＸ線による人体の撮影では、１つの画素から出力される電荷量は１ｐＣ以下である。特に動画観察を目的としたＸ線画像の取得時には、各画素から出力される電荷量は１ｆＣ程度の非常に微細な信号量となり、Ｘ線画像とは無関係のノイズ信号によって容易に画像情報が劣化してしまう。そのため、Ｘ線画像の取得時には多数のノイズが出力信号に含まれることは避けられない。ノイズの多くはＸ線検出器内部に含まれる多数の電子機器から発する電磁波や、機器内部の信号線を伝わってくる不要な信号が原因である。   By the way, the X-ray detector is mainly intended to image X-rays transmitted through the human body. When a large amount of X-ray irradiation is applied to the human body, there is an adverse effect on health, so X-ray irradiation to the human body can be suppressed to the minimum necessary. Therefore, the intensity of the X-ray incident on the X-ray detector is very weak, and the amount of charge output from the thin film transistor inside the X-ray detector is extremely small. In normal human imaging with X-rays, the amount of charge output from one pixel is 1 pC or less. In particular, when acquiring X-ray images for the purpose of moving image observation, the amount of charge output from each pixel is a very fine signal amount of about 1 fC, and image information is easily degraded by noise signals unrelated to the X-ray image. Resulting in. Therefore, it is inevitable that a lot of noise is included in the output signal when an X-ray image is acquired. Most of the noise is caused by electromagnetic waves emitted from a large number of electronic devices included in the X-ray detector and unnecessary signals transmitted through the signal lines inside the devices.

ノイズは、ランダムノイズと横引きノイズと呼ばれる２種類に大きく分けることができる。ランダムノイズはＸ線画像全体に一様に分布して発生し、特定の模様や輪郭を持たないという特徴がある。それに対して、横引きノイズは横方向もしくは縦方向に筋状に現われることを特徴としている。両者のノイズはともにＸ線画像を劣化する原因となる。   Noise can be roughly divided into two types called random noise and horizontal noise. Random noise occurs uniformly in the entire X-ray image, and has a feature that it does not have a specific pattern or contour. On the other hand, the horizontal noise is characterized by appearing in a streak in the horizontal direction or the vertical direction. Both noises cause deterioration of the X-ray image.

２種類のノイズであるが、最終的に人間が判断を行うＸ線画像診断において影響が大きいのが横引きノイズである。これは人間が画像を見るときに、模様の無いランダムノイズよりも、横方向もしくは縦方向に明確な模様が発生する横引きノイズの方が目立つためである。そのため、Ｘ線検出器には横引きノイズの低減が強く求められている。   Although there are two types of noise, laterally drawn noise has a large influence in the X-ray image diagnosis that is finally determined by a human. This is because, when a human sees an image, horizontal noise that causes a clear pattern in the horizontal or vertical direction is more prominent than random noise without a pattern. Therefore, X-ray detectors are strongly required to reduce lateral noise.

横引きノイズの発生原因は主に画素を駆動する選択線から混入すると考えられている。これは、Ｘ線検出器の動作において、同じ選択線に接続されている画素からの画像信号は同時に検出回路にて増幅しデジタル化されるため、選択線からのノイズ成分は同じ選択線に接続されている画素からの画像信号すべてに含まれてしまう。この結果より同じ選択線に接続されている横方向の画素に同じノイズ成分が混入し、横方向に並んだ画素が同時に混入したノイズ成分により輝度が変化し、横方向ノイズとして観測されることになる。   It is considered that the cause of the horizontal noise is mainly mixed from the selection line for driving the pixel. This is because, in the operation of the X-ray detector, the image signal from the pixels connected to the same selection line is simultaneously amplified and digitized by the detection circuit, so the noise component from the selection line is connected to the same selection line It will be included in all the image signals from the pixels being processed. From this result, the same noise component is mixed in the pixels in the horizontal direction connected to the same selection line, and the luminance changes due to the noise component mixed in the pixels arranged in the horizontal direction at the same time, and is observed as horizontal noise. Become.

選択線は薄膜トランジスタを駆動するためのドライバ回路に接続されており、ドライバ回路は接続されている選択線の電圧を順に変化させ、接続されている薄膜トランジスタの駆動を行う。ドライバ回路内部にて発生するノイズやドライバ回路を駆動するための電源線のノイズが選択線に混入し、選択線に接続されている画素の容量成分やスイッチング素子を通して画素内部に侵入し、画素からの出力信号に混入することで横引きノイズとして観測されることとなる。   The selection line is connected to a driver circuit for driving the thin film transistor, and the driver circuit sequentially changes the voltage of the connected selection line to drive the connected thin film transistor. Noise generated inside the driver circuit or power line noise for driving the driver circuit is mixed into the selection line and enters the pixel through the capacitance component or switching element of the pixel connected to the selection line. If it is mixed in the output signal, it will be observed as lateral noise.

横引きノイズを低減させるにはドライバ回路内部や電源線から発生するノイズを少なくすることが有効であるが、製造上の問題や装置価格の問題から限界があるのが通常である。   In order to reduce the horizontal noise, it is effective to reduce the noise generated in the driver circuit or from the power supply line, but there are usually limits due to manufacturing problems and device price problems.

横引きノイズを低減する他の方法としてＸ線画像から横引きノイズ成分のみを抽出し、抽出されたノイズ成分を元の画像から差し引く手法がある。これはＸ線検出器内部に横引きノイズを抽出する素子を内蔵し、その素子からの出力値を元に横引きノイズを検出する。具体的には、Ｘ線検出器の有効領域外に入射Ｘ線に反応しない暗画素を設置することで、Ｘ線検出器のランダムノイズと横引きノイズを検出することが可能となる。   As another method for reducing the horizontal noise, there is a method of extracting only the horizontal noise component from the X-ray image and subtracting the extracted noise component from the original image. In this X-ray detector, a device for extracting horizontal noise is built in, and horizontal noise is detected based on an output value from the device. Specifically, by installing dark pixels that do not react to incident X-rays outside the effective area of the X-ray detector, it becomes possible to detect random noise and lateral noise of the X-ray detector.

暗画素は有効画素の両脇に設置され、ともに同じ選択線に接続されている。これは同じ選択線に接続されている画素は同一の横引きノイズ成分を持つことから、暗画素からの出力には有効画素と同じ横引きノイズ成分が含まれるからである。また、暗画素は入射Ｘ線に反応しない構造になっているため、入射Ｘ線による影響を避けることができる。このことから、暗画素からの出力を用いることで、入射Ｘ線による画像から横引きノイズを予測し、画像に含まれる横引きノイズを減らすことが可能になる（例えば、特許文献１参照。）。   The dark pixels are installed on both sides of the effective pixels, and both are connected to the same selection line. This is because the pixels connected to the same selection line have the same horizontal noise component, and the output from the dark pixel includes the same horizontal noise component as the effective pixel. Further, since the dark pixel has a structure that does not react to incident X-rays, the influence of incident X-rays can be avoided. For this reason, by using the output from the dark pixel, it is possible to predict the horizontal pulling noise from the image by the incident X-ray and reduce the horizontal pulling noise included in the image (see, for example, Patent Document 1). .

特開２００２−１０１３４３号公報（第４−７頁、図１）JP 2002-101343 A (page 4-7, FIG. 1)

暗画素からの出力には横引きノイズ以外にランダムノイズが通常含まれている。ランダムノイズは主に暗画素を含む画素からの出力を増幅しデジタル値に変換する回路にて発生する。特に増幅回路から発生するランダムノイズが大きく、このため、暗画素からの横引きノイズ成分は増幅回路とデジタル変換回路にてランダム成分が混入し、結果として暗画素からの出力は２種類のノイズの混合成分となる。   The output from the dark pixel usually includes random noise in addition to the horizontal noise. Random noise is mainly generated in a circuit that amplifies an output from a pixel including a dark pixel and converts it into a digital value. In particular, the random noise generated from the amplifier circuit is large. Therefore, the horizontal noise component from the dark pixel is mixed with the random component in the amplifier circuit and the digital conversion circuit. As a result, the output from the dark pixel is composed of two kinds of noise. It becomes a mixed component.

暗画素からの出力値にランダムノイズ成分が多いと、横引きノイズ成分の推測が困難になり、Ｘ線画像から横引きノイズ成分を除去することが困難になる。通常は横引きノイズはランダムノイズよりも小さく、横引きノイズを十分に除去するためにはランダムノイズ成分の１０％以下の横引きノイズ成分を除去する必要がある。このため、多数の暗画素からの出力を同時に検出し、それらの値を平均化してランダムノイズ成分に対して横引きノイズ成分を高めた信号を作成している。   When there are many random noise components in the output value from the dark pixel, it is difficult to estimate the horizontal noise component, and it is difficult to remove the horizontal noise component from the X-ray image. Usually, the horizontal noise is smaller than the random noise, and in order to sufficiently remove the horizontal noise, it is necessary to remove the horizontal noise component of 10% or less of the random noise component. For this reason, outputs from a large number of dark pixels are detected at the same time, and their values are averaged to create a signal in which the lateral noise component is increased relative to the random noise component.

通常の方法では任意の１本の選択線に接続されている複数の暗画素は、それぞれの暗画素１個に対して１個の増幅回路が接続されている。この構成では、暗画素からの出力においてランダムノイズ成分に対する横引きノイズ成分の比率を２倍にするには、平均化を行う暗画素の数を４倍にする必要がある。これはｎ個の暗画素からの出力を合計することで横引き成分はｎ倍になるが、ランダムノイズ成分はその性質上√ｎ倍になるため、横引きノイズ成分に対するランダムノイズ成分は１／√ｎになることになる。   In a normal method, a plurality of dark pixels connected to one arbitrary selection line are connected to one amplifier circuit for each dark pixel. In this configuration, in order to double the ratio of the horizontal noise component to the random noise component in the output from the dark pixel, it is necessary to quadruple the number of dark pixels to be averaged. This is because the sum of the outputs from n dark pixels increases the horizontal component to n times, but the random noise component becomes √n times by nature, so the random noise component relative to the horizontal noise component is 1 / √n.

横引きノイズはランダムノイズ成分に比べて非常に目立つという性質があるため、多くの場合、横引きノイズ成分を目立たなくするためには、ランダムノイズ成分の１／１０以下にする必要がある。暗画素に含まれるランダムノイズ成分から１／１０程度の横引きノイズ成分を抽出するためには、従来の手法では１００個以上の暗画素が必要となる。暗画素は有効領域内の画素とノイズ特性を同じにするために同一形状にすることが多く、有効画素領域の外部に１００個以上の暗画素を配置する必要がある。また、各選択線毎に横引きノイズ成分が異なるため、各選択線毎に１００個以上の暗画素を設置することとなり、暗画素が占める面積が増大する。このことにより、Ｘ線検出器の外形が大きくなり、小型の装置の開発が困難となる原因となる。また、暗画素毎に信号検出用の高価な増幅回路とデジタル変換回路を搭載することで装置の価格が上昇し、また、光電変換基板上に形成される有効画素と暗画素を含めた面積が大きくなることで装置の価格が上昇してしまう。   Since the horizontal noise has a property of being more noticeable than the random noise component, in many cases, the horizontal noise needs to be 1/10 or less of the random noise component in order to make the horizontal noise component inconspicuous. In order to extract a horizontal noise component of about 1/10 from random noise components included in dark pixels, the conventional method requires 100 or more dark pixels. The dark pixels are often formed in the same shape in order to make the noise characteristics the same as those in the effective area, and it is necessary to arrange 100 or more dark pixels outside the effective pixel area. Further, since the horizontal noise component differs for each selection line, 100 or more dark pixels are provided for each selection line, and the area occupied by the dark pixels increases. This increases the outer shape of the X-ray detector and makes it difficult to develop a small device. In addition, the price of the device increases by mounting an expensive amplifier circuit and digital conversion circuit for signal detection for each dark pixel, and the area including the effective pixel and the dark pixel formed on the photoelectric conversion substrate is increased. Increasing the size will increase the price of the device.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、小型化および軽量化や、低価格化ができる放射線検出器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a radiation detector that can be reduced in size, weight, and cost.

本発明は、外部から入射した放射線を光に変換する蛍光体と、放射線検出の有効領域内に配置され、前記蛍光体に入射した放射線による光に感度を有し、光を電気信号に変換する複数の明画素と、前記有効領域の外に配置され、前記蛍光体に入射した放射線による光に感度を有さない複数の暗画素と、これら明画素および暗画素に接続される複数本の選択線および複数本の信号線と、前記選択線に接続された駆動回路と、前記明画素の信号線毎に接続されるとともに、前記暗画素の信号線が複数本結合されて接続された複数の増幅回路と、前記明画素の信号線毎に接続された増幅回路から出力される信号を、前記暗画素の信号線が複数本結合されて接続された増幅回路から出力される信号で補正する補正回路とを具備しているものである。   The present invention is a phosphor that converts radiation incident from the outside into light, and is disposed within an effective region of radiation detection, and has sensitivity to light by the radiation incident on the phosphor, and converts light into an electrical signal. A plurality of bright pixels, a plurality of dark pixels arranged outside the effective area and not sensitive to light by radiation incident on the phosphor, and a plurality of selections connected to the light pixels and the dark pixels A plurality of signal lines and a plurality of signal lines, a drive circuit connected to the selection line, and a plurality of signal lines connected to each of the bright pixel signal lines and a plurality of dark pixel signal lines connected to each other. Correction for correcting the signal output from the amplifier circuit and the amplifier circuit connected to each signal line of the bright pixel with the signal output from the amplifier circuit connected by connecting a plurality of signal lines of the dark pixel Circuit.

本発明によれば、暗画素に接続された複数本の信号線を結合して増幅回路に接続しているため、従来よりも少ない数の暗画素で横引きノイズ成分を抽出することができ、放射線検出器の小型化および軽量化や、低価格化ができる。   According to the present invention, since a plurality of signal lines connected to the dark pixel are coupled and connected to the amplifier circuit, the horizontal noise component can be extracted with a smaller number of dark pixels than in the past, The size and weight of the radiation detector can be reduced, and the price can be reduced.

本発明の第１の実施の形態を示す放射線検出器としてのＸ線検出器の一部の構成図である。It is a partial block diagram of the X-ray detector as a radiation detector which shows the 1st Embodiment of this invention. 同上Ｘ線検出器の構成図である。It is a block diagram of a X-ray detector same as the above. 同上Ｘ線検出器の分解状態の斜視図である。It is a perspective view of the decomposition | disassembly state of a X-ray detector same as the above. 同上Ｘ線検出器を模式的に示す正面図である。It is a front view showing an X-ray detector typically. 同上Ｘ線検出器に対する比較例のＸ線検出器の一部の構成図である。It is a partial block diagram of the X-ray detector of the comparative example with respect to an X-ray detector same as the above. 同上第２の実施の形態を示す放射線検出器としてのＸ線検出器の一部の構成図である。It is a partial block diagram of the X-ray detector as a radiation detector which shows 2nd Embodiment same as the above.

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図３にＸ線検出器の分解状態の斜視図を示す。   FIG. 3 shows a perspective view of the exploded state of the X-ray detector.

10は放射線検出器としてのＸ線検出器で、このＸ線検出器10は、間接形のＸ線画像検出器であって、放射線検出器本体としてのＸ線検出器本体11を備え、このＸ線検出器本体11が、マトリクス状に配列された複数の画素12を有する光電変換基板13、およびこの光電変換基板13の表面に積層形成された入力面である蛍光体としての蛍光変換膜14によって構成されている。   Reference numeral 10 denotes an X-ray detector as a radiation detector. This X-ray detector 10 is an indirect X-ray image detector, and includes an X-ray detector body 11 as a radiation detector body. The line detector body 11 includes a photoelectric conversion substrate 13 having a plurality of pixels 12 arranged in a matrix, and a fluorescence conversion film 14 as a phosphor that is an input surface laminated on the surface of the photoelectric conversion substrate 13. It is configured.

光電変換基板13は、主にガラスで構成される基板としての平面基板15上に回路層16が形成された回路基板17を有し、この回路基板17上に光電変換素子としてのフォトダイオード18が各画素12毎に形成されている。   The photoelectric conversion substrate 13 has a circuit substrate 17 in which a circuit layer 16 is formed on a flat substrate 15 as a substrate mainly composed of glass, and a photodiode 18 as a photoelectric conversion element is formed on the circuit substrate 17. It is formed for each pixel 12.

そして、蛍光変換膜14中に放射線としてのＸ線19が入射すると、蛍光変換膜14にてＸ線19の二次元分布に対応する可視光が発生し、発生した可視光がフォトダイオード18に入射して電荷に変換され、画像情報が得られる。   When X-rays 19 as radiation enter the fluorescence conversion film 14, visible light corresponding to the two-dimensional distribution of the X-rays 19 is generated in the fluorescence conversion film 14, and the generated visible light enters the photodiode 18. Then, it is converted into electric charge, and image information is obtained.

次に、図４にＸ線検出器10を模式的に示す正面図を示す。   Next, a front view schematically showing the X-ray detector 10 is shown in FIG.

スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）21と容量素子としてのコンデンサ22とフォトダイオード18とがそれぞれを組として格子状に配置され、それぞれの組がＸ線画像の画素12に対応する。平面基板15上には、各薄膜トランジスタ21のゲート電極を接続する複数の選択線（または信号線、あるいはゲート線）23が行方向に配列され、各薄膜トランジスタ21のドレインを接続する複数の信号線24が列方向に配列されている。   A thin film transistor (TFT) 21 as a switching element, a capacitor 22 as a capacitive element, and a photodiode 18 are arranged in a lattice pattern as a set, and each set corresponds to a pixel 12 of an X-ray image. On the planar substrate 15, a plurality of selection lines (or signal lines or gate lines) 23 connecting the gate electrodes of the thin film transistors 21 are arranged in the row direction, and a plurality of signal lines 24 connecting the drains of the thin film transistors 21 are arranged. Are arranged in the column direction.

次に、図２にＸ線検出器10の構成図を示す。   Next, FIG. 2 shows a configuration diagram of the X-ray detector 10.

Ｘ線検出器本体11の各選択線23には駆動回路31がそれぞれ接続され、各信号線24には出力回路32がそれぞれ接続されている。   A drive circuit 31 is connected to each selection line 23 of the X-ray detector main body 11, and an output circuit 32 is connected to each signal line 24.

駆動回路31は、Ｘ線検出器本体11の各選択線23に接続される複数のゲートドライバ33、およびこれらゲートドライバ33に接続される行選択回路34を備えている。ゲートドライバ33は、行選択回路34からの信号を受信すると、選択線23の電圧を順番に変更していく機能を有している。行選択回路34は、Ｘ線画像の走査方向に従って対応するゲートドライバ33へ信号を送る機能を有している。   The drive circuit 31 includes a plurality of gate drivers 33 connected to the selection lines 23 of the X-ray detector main body 11 and a row selection circuit 34 connected to the gate drivers 33. The gate driver 33 has a function of sequentially changing the voltage of the selection line 23 when receiving a signal from the row selection circuit 34. The row selection circuit 34 has a function of sending a signal to the corresponding gate driver 33 in accordance with the scanning direction of the X-ray image.

出力回路32は、Ｘ線検出器本体11の各信号線24に接続された複数の増幅回路としての積分アンプ35を備えている。これら積分アンプ35は、Ｘ線検出器10から出力される極めて微小な電荷信号を増幅して出力する機能を有する。積分アンプ35には、これら各積分アンプ35から出力される信号をデジタル信号へと順次変換するＡ／Ｄ変換器36が接続されている。これらＡ／Ｄ変換器36には、デジタル値となった電荷信号をＸ線検出器本体11に配置された画素12の行と列にしたがって順次整理して画像信号として外部へ出力する画像合成回路37が接続されている。   The output circuit 32 includes an integrating amplifier 35 as a plurality of amplifier circuits connected to each signal line 24 of the X-ray detector main body 11. These integrating amplifiers 35 have a function of amplifying and outputting a very small charge signal output from the X-ray detector 10. The integration amplifier 35 is connected to an A / D converter 36 that sequentially converts the signals output from the integration amplifiers 35 into digital signals. The A / D converter 36 includes an image synthesis circuit that sequentially arranges the charge signals that have been converted into digital values according to the rows and columns of the pixels 12 arranged in the X-ray detector main body 11 and outputs them as image signals to the outside. 37 is connected.

また、Ｘ線検出器10は、図示していないが、Ｘ線検出器10を制御する制御回路や、Ｘ線検出器10に電源を供給する電源回路等を備えている。さらに、Ｘ線検出器本体11、駆動回路31および出力回路32並びに制御回路を含む回路等が図示しない筐体内に収容されている。   Although not shown, the X-ray detector 10 includes a control circuit that controls the X-ray detector 10, a power supply circuit that supplies power to the X-ray detector 10, and the like. Further, the X-ray detector main body 11, the drive circuit 31, the output circuit 32, a circuit including a control circuit, and the like are accommodated in a casing (not shown).

次に、このようなＸ線検出器10の動作を説明する。   Next, the operation of such an X-ray detector 10 will be described.

初期状態においては、コンデンサ22には電荷が蓄えられており、並列接続されているフォトダイオード18には逆バイアス状態の電圧が加えられている。このときの電圧は選択線23に加えられている電圧と同じである。フォトダイオード18はダイオードの一種なので、逆バイアスの電圧が加えられても電流はほとんど流れることはない。そのため、コンデンサ22に蓄えられた電荷は減少することなく保持されることになる。   In the initial state, electric charge is stored in the capacitor 22, and a reverse bias voltage is applied to the photodiodes 18 connected in parallel. The voltage at this time is the same as the voltage applied to the selection line 23. Since the photodiode 18 is a kind of diode, even if a reverse bias voltage is applied, almost no current flows. Therefore, the electric charge stored in the capacitor 22 is held without decreasing.

この状況にて、Ｘ線19が蛍光変換膜14に入射すると、蛍光変換膜14内部において高エネルギーのＸ線19が低エネルギーの多数の可視光である蛍光に変換される。蛍光変換膜14内部にて発生した蛍光の一部は光電変換基板13の表面に配置されているフォトダイオード18へと到達する。   In this situation, when X-rays 19 are incident on the fluorescence conversion film 14, the high-energy X-rays 19 are converted into a large amount of low-energy fluorescent light within the fluorescence conversion film 14. Part of the fluorescence generated inside the fluorescence conversion film 14 reaches the photodiode 18 disposed on the surface of the photoelectric conversion substrate 13.

フォトダイオード18に入射した蛍光はフォトダイオード18内部にて電子とホールからなる電荷に変換され、コンデンサ22にて印加されている電界方向に沿ってフォトダイオード18の持つ両端子へと到達することで、フォトダイオード18内部を流れる電流として観測される。   Fluorescence incident on the photodiode 18 is converted into charges consisting of electrons and holes inside the photodiode 18 and reaches both terminals of the photodiode 18 along the direction of the electric field applied by the capacitor 22. It is observed as a current flowing through the photodiode 18.

蛍光の入射により発生したフォトダイオード18内部を流れる電流は並列接続されているコンデンサ22へと流れ込み、コンデンサ22内部に蓄えられている電荷を打ち消す作用を及ぼす。その結果、コンデンサ22に蓄えられていた電荷は減少し、コンデンサ22の端子間に発生していた電位差も初期状態と比べて減少する。   The current flowing in the photodiode 18 generated by the incidence of fluorescence flows into the capacitor 22 connected in parallel, and acts to cancel the charge stored in the capacitor 22. As a result, the charge stored in the capacitor 22 decreases, and the potential difference generated between the terminals of the capacitor 22 also decreases compared to the initial state.

図４に示される選択線23は、図２にて示しているゲートドライバ33の特定の選択線23に接続される。ゲートドライバ33では多数の選択線23を順番に電位を変化させる機能を有する。ある特定の時間においてはゲートドライバ33において電位の変化している選択線23は１本のみであり、電位の変化した選択線23に並列接続されている薄膜トランジスタ21のソース、ドレイン間端子は絶縁状態から導通状態へと変化する。   The selection line 23 shown in FIG. 4 is connected to the specific selection line 23 of the gate driver 33 shown in FIG. The gate driver 33 has a function of changing the potential of a large number of selection lines 23 in order. At a specific time, the gate driver 33 has only one selection line 23 whose potential is changing, and the terminals between the source and drain of the thin film transistor 21 connected in parallel to the selection line 23 whose potential has changed are insulated. Changes from the current state to the conductive state.

各選択線23には特定の電圧がかけられており、電位の変換した選択線23に接続されている薄膜トランジスタ21のソース、ドレイン端子を通じて接続されているコンデンサ22に印加されることになる。   A specific voltage is applied to each selection line 23 and is applied to the capacitor 22 connected through the source and drain terminals of the thin film transistor 21 connected to the selection line 23 whose potential has been converted.

初期状態においてコンデンサ22は信号線24と同じ電位状態になっているため、コンデンサ22の電荷量が初期状態と変化していない場合、コンデンサ22には信号線24からの電荷の移動は発生しない。しかし、外部からのＸ線19より蛍光変換膜14内部にて発生した蛍光が入射したフォトダイオード18と並列接続しているコンデンサ22では、内部に蓄えられている電荷が減少しており、初期状態の電位とは変化している。そのため、導通状態となった薄膜トランジスタ21を通じて信号線24より電荷の移動が発生し、コンデンサ22内部に蓄えられた電荷量は初期状態に戻る。また、移動した電荷量は信号線24を流れる信号となり外部へと伝わっていく。   Since the capacitor 22 is in the same potential state as the signal line 24 in the initial state, if the amount of charge in the capacitor 22 is not changed from the initial state, no charge transfer from the signal line 24 occurs in the capacitor 22. However, in the capacitor 22 connected in parallel with the photodiode 18 in which the fluorescence generated inside the fluorescent conversion film 14 is incident from the X-ray 19 from the outside, the charge stored inside is reduced, and the initial state The electric potential of is changed. For this reason, charge transfer occurs from the signal line 24 through the thin film transistor 21 in the conductive state, and the amount of charge stored in the capacitor 22 returns to the initial state. In addition, the amount of electric charge that has moved becomes a signal that flows through the signal line 24 and is transmitted to the outside.

図４における信号線24は図２に示す積分アンプ35へと接続されている。信号線24はそれぞれに対応した積分アンプ35に１対１に接続されている。信号線24を流れる電流は対応する積分アンプ35へと入力される。積分アンプ35では一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を外部へと出力する機能を有する。この動作を行うことで、ある一定時間内に信号線24を流れる電荷量を電圧値に変換することが可能となる。この結果、Ｘ線19にて蛍光変換膜14内部にて発生した蛍光の強弱分布に対応したフォトダイオード18内部にて発生する電荷信号は、積分アンプ35によって電位情報へと変換される。   The signal line 24 in FIG. 4 is connected to the integrating amplifier 35 shown in FIG. The signal lines 24 are connected one-to-one to the integrating amplifiers 35 corresponding thereto. The current flowing through the signal line 24 is input to the corresponding integrating amplifier 35. The integrating amplifier 35 has a function of integrating a current flowing within a predetermined time and outputting a voltage corresponding to the integrated value to the outside. By performing this operation, the amount of charge flowing through the signal line 24 within a certain time can be converted into a voltage value. As a result, the charge signal generated inside the photodiode 18 corresponding to the fluorescence intensity distribution generated inside the fluorescence conversion film 14 by the X-ray 19 is converted into potential information by the integrating amplifier 35.

積分アンプ35より発生した電位はＡ／Ｄ変換器36にて順次デジタル信号へと変換される。デジタル値となった信号は画像合成回路37内部にて画素12の行と列にしたがって順次整理され、画像信号として外部へと出力される。   The potential generated by the integrating amplifier 35 is sequentially converted into a digital signal by the A / D converter 36. The signals that have become digital values are sequentially arranged in accordance with the rows and columns of the pixels 12 inside the image composition circuit 37, and are output to the outside as image signals.

このような動作を連続して行うことにより、外部から入射したＸ線画像情報は電気信号による画像情報へと変換され、外部へと出力される。外部へと出力された電気信号による画像情報は通常のディスプレイ装置によって容易に画像化が可能であり、その画像のよりＸ線画像を可視光による画像として観察することが可能となる。   By continuously performing such an operation, the X-ray image information incident from the outside is converted into image information by an electric signal and output to the outside. Image information based on the electrical signal output to the outside can be easily imaged by a normal display device, and an X-ray image of the image can be observed as an image by visible light.

ところで、一般的なＸ線検出器10では極めて微弱なＸ線による画像信号を扱うため、ノイズの低減が大きな課題となっている。特にＸ線画像を劣化させるノイズとして横引きノイズが問題となることが多い。横引きノイズは主にゲートドライバ33から混入するノイズが原因となり、同一行に接続されている画素12の全てに同じノイズが混入する。   By the way, since the general X-ray detector 10 handles an image signal by extremely weak X-rays, reduction of noise is a big problem. In particular, horizontal noise is often a problem as noise that degrades an X-ray image. The horizontal pulling noise is mainly caused by noise mixed from the gate driver 33, and the same noise is mixed in all the pixels 12 connected to the same row.

図５には、従来用いられている横引きノイズの補正手法を説明するために、比較例のＸ線検出器10の一部の構成図を示す。なお、この比較例のＸ線検出器10においても、同一符号を用いて説明する。   FIG. 5 shows a partial configuration diagram of an X-ray detector 10 of a comparative example in order to explain a conventionally used correction method for lateral noise. Note that the X-ray detector 10 of this comparative example will also be described using the same reference numerals.

画素12としては、Ｘ線検出器10の有効領域内に形成され、入射したＸ線19による蛍光に感度を有する複数の明画素41と、Ｘ線検出器10の有効領域外に配置され、入射したＸ線19による蛍光に感度を有さない複数の暗画素42とがある。   The pixels 12 are formed within the effective area of the X-ray detector 10 and are arranged outside the effective area of the X-ray detector 10 and a plurality of bright pixels 41 that are sensitive to fluorescence from the incident X-ray 19. There are a plurality of dark pixels 42 that are not sensitive to fluorescence by the X-rays 19.

明画素41には、図４における薄膜トランジスタ21、コンデンサ22、フォトダイオード18が各１個内蔵されている。明画素41は、選択線23にて横方向に並列に接続されおり、同様に信号線24にて縦方向に並列して接続されている。   The light pixel 41 includes one thin film transistor 21, one capacitor 22, and one photodiode 18 in FIG. The bright pixels 41 are connected in parallel in the horizontal direction by the selection line 23, and similarly connected in parallel in the vertical direction by the signal line 24.

暗画素42は明画素41と同等の回路を内蔵しているが、その表面が金属膜により覆われていて図３における蛍光変換膜14と光学的に遮断されており、蛍光変換膜14内部にて発生した蛍光は暗画素42の内部のフォトダイオード18には届かないため、Ｘ線検出器10の固有のノイズのみを出力することになる。   The dark pixel 42 has a circuit equivalent to that of the bright pixel 41, but its surface is covered with a metal film and is optically cut off from the fluorescence conversion film 14 in FIG. Since the fluorescence generated in this way does not reach the photodiode 18 inside the dark pixel 42, only the inherent noise of the X-ray detector 10 is output.

図５に示した比較例のＸ線検出器10では暗画素42を明画素41に隣接して４列配置している。明画素41と暗画素42とは横方向に同一の選択線23に接続され、同様に縦方向には同一の信号線24に接続されている。それぞれの信号線24は個別の積分アンプ35に接続され、それぞれの画素からの信号を増幅して出力する。それぞれ増幅された信号はＡ／Ｄ変換器36にてデジタル値に変換されて出力される。   In the X-ray detector 10 of the comparative example shown in FIG. 5, the dark pixels 42 are arranged in four columns adjacent to the bright pixels 41. The bright pixel 41 and the dark pixel 42 are connected to the same selection line 23 in the horizontal direction, and similarly connected to the same signal line 24 in the vertical direction. Each signal line 24 is connected to an individual integrating amplifier 35 to amplify and output a signal from each pixel. The amplified signals are converted into digital values by the A / D converter 36 and output.

明画素41や暗画素42からの信号には選択線23から混入した横引きノイズが含まれている。この横引きノイズは選択線23を駆動するゲートドライバ33にて発生し、ゲートドライバ33内部の信号の干渉やゲートドライバ33の電源電圧の変動などによって引き起こされることが多い。ゲートドライバ33にて発生したノイズは接続された選択線23それぞれに対して異なった値をとるが、同じ選択線23に並列接続されている横方向に並んだ明画素41と暗画素42へは同じノイズ信号として供給される。   The signals from the bright pixels 41 and the dark pixels 42 include horizontal noise mixed from the selection line 23. This horizontal pulling noise is generated in the gate driver 33 that drives the selection line 23, and is often caused by interference of signals inside the gate driver 33, fluctuations in the power supply voltage of the gate driver 33, and the like. The noise generated in the gate driver 33 takes different values for each of the connected selection lines 23, but the light pixels 41 and the dark pixels 42 arranged in the horizontal direction connected in parallel to the same selection line 23 It is supplied as the same noise signal.

明画素41と暗画素42に伝播した横引きノイズは、選択線23に適当な電圧が供給されることによりそれぞれの明画素41と暗画素42の内部の薄膜トランジスタ21を導通状態にし、明画素41からはＸ線19によるＸ線画像と横引きノイズとの混合された電荷信号として信号線24を通して伝わる。暗画素42からは横引きノイズのみが電荷信号として信号線24を通して伝わる。   The horizontal pulling noise propagated to the bright pixel 41 and the dark pixel 42 causes the thin film transistor 21 inside each of the bright pixel 41 and the dark pixel 42 to be in a conductive state by supplying an appropriate voltage to the selection line 23. Is transmitted through the signal line 24 as a charge signal in which the X-ray image by the X-ray 19 and the horizontal noise are mixed. Only the horizontal pulling noise is transmitted from the dark pixel 42 through the signal line 24 as a charge signal.

信号線24は、積分アンプ35によって増幅され、その後にＡ／Ｄ変換器36にてデジタル信号に変換されることで画像信号として取り出すことが可能となる。このとき、積分アンプ36にて電荷信号を増幅する際にランダムノイズが電荷信号に加算されることは避けられない。明画素41からの電荷信号は、積分アンプ35とＡ／Ｄ変換器36を通じて画像信号線44を伝播するが、画像信号線44にはＸ線19によるＸ線画像に加えて横引きノイズとランダムノイズが混合された状態の信号となっている。また、暗画素42からの電荷信号は、積分アンプ35とＡ／Ｄ変換器36を通じて横引きノイズとランダムノイズが混合された状態の信号となり、暗信号線45を伝播する。その後、全ての暗信号線45は平均化演算器46にて４本の信号の平均値となった後に補正信号線47を伝播する。   The signal line 24 is amplified by the integrating amplifier 35 and then converted into a digital signal by the A / D converter 36, so that it can be taken out as an image signal. At this time, when the charge signal is amplified by the integrating amplifier 36, it is inevitable that random noise is added to the charge signal. The charge signal from the bright pixel 41 propagates through the integration amplifier 35 and the A / D converter 36 through the image signal line 44. In addition to the X-ray image by the X-ray 19 in the image signal line 44, lateral noise and random The signal is mixed with noise. Further, the charge signal from the dark pixel 42 becomes a signal in a state where the lateral noise and random noise are mixed through the integrating amplifier 35 and the A / D converter 36 and propagates through the dark signal line 45. Thereafter, all dark signal lines 45 are propagated through the correction signal line 47 after the average value of the four signals is obtained by the averaging calculator 46.

画像信号線44にはＸ線19によるＸ線画像信号の他に横引きノイズとランダムノイズが含まれることになる。対して補正信号線47には横引きノイズとランダムノイズが含まれた信号となっている。両者の信号においてランダムノイズ成分は個々の積分アンプ35にて発生しているため相関性は無いが、横引きノイズは同一の選択線23を持つ明画素41と暗画素42においては同一成分となる。   The image signal line 44 includes lateral noise and random noise in addition to the X-ray image signal from the X-ray 19. On the other hand, the correction signal line 47 is a signal including lateral noise and random noise. In both signals, random noise components are generated by the individual integrating amplifiers 35, so there is no correlation. However, the horizontal noise is the same in the bright pixel 41 and the dark pixel 42 having the same selection line 23. .

画像信号線44は補正回路としての差分演算器48にて補正信号線47の信号分を減じられた後に補正後画像信号線49として出力される。この際に画像信号線44に含まれる横引きノイズ成分は補正信号線47に含まれている横引きノイズ成分により除去され、補正後画像信号線49には横引きノイズ成分が含まれないＸ画像信号とランダムノイズのみが含まれた信号として出力される。   The image signal line 44 is output as a corrected image signal line 49 after the signal of the correction signal line 47 is subtracted by a difference calculator 48 as a correction circuit. At this time, the horizontal noise component included in the image signal line 44 is removed by the horizontal noise component included in the correction signal line 47, and the corrected image signal line 49 does not include the horizontal noise component. It is output as a signal containing only the signal and random noise.

今回の比較例では積分アンプ35による増幅率を１とし、また個々の積分アンプ35にて発生するランダムノイズの強度は同じと仮定して動作を説明する。   In this comparative example, the operation will be described on the assumption that the amplification factor of the integrating amplifier 35 is 1, and the intensity of random noise generated in each integrating amplifier 35 is the same.

このような動作において個々の選択線23に含まれる横引きノイズの大きさをNy、個々の積分アンプに含まれるランダムノイズの大きさをNr、ある特定の画素におけるＸ線画像信号をSxとすると、ある画像信号線44を流れる信号成分Sgは以下のようになる。   In such an operation, let Ny be the magnitude of the horizontal noise included in each selection line 23, Nr be the magnitude of the random noise contained in each integration amplifier, and Sx be the X-ray image signal at a specific pixel. The signal component Sg flowing through a certain image signal line 44 is as follows.

Sg＝Sx＋Ny＋Nr …式１   Sg = Sx + Ny + Nr ... Formula 1

また、個々の暗信号線45を流れる信号Sdは、接続されている積分アンプ35から発生するランダムノイズの大きさをNdとすると以下のようになる。   The signal Sd flowing through each dark signal line 45 is as follows when the magnitude of random noise generated from the connected integrating amplifier 35 is Nd.

Sd＝Ny＋Nd …式２   Sd = Ny + Nd Equation 2

その後、平均化演算器46を通過した後の補正信号線47を流れる信号Shは以下のようになる。   Thereafter, the signal Sh flowing through the correction signal line 47 after passing through the averaging calculator 46 is as follows.

Sh＝（Ny＋Ny＋Ny＋Ny）／４＋（Nd＋Nd＋Nd＋Nd）／４
＝Ny＋2Nd／４
＝Ny＋Nd／２ …式３ Sh = (Ny + Ny + Ny + Ny) / 4 + (Nd + Nd + Nd + Nd) / 4
= Ny + 2Nd / 4
= Ny + Nd / 2 ... Formula 3

これは４本の暗信号線45を流れる横引きノイズNyは同一成分のため平均化処理を行っても大きさは変化しないが、ランダムノイズNrは個々の積分アンプ35にて発生するため相関性が無く、平均化によりランダムノイズ全体の大きさが減少するためである。   This is because the horizontal noise Ny flowing through the four dark signal lines 45 is the same component, so the magnitude does not change even if the averaging process is performed, but the random noise Nr is generated by each integrating amplifier 35, so it is correlated. This is because the overall random noise is reduced by averaging.

差分演算器48により画像信号線44を流れる信号Sgから補正信号線47を流れる信号Shの成分が減算された結果、補正後画像信号線49を流れる信号Srは以下のようになる。   As a result of subtracting the component of the signal Sh flowing through the correction signal line 47 from the signal Sg flowing through the image signal line 44 by the difference calculator 48, the signal Sr flowing through the corrected image signal line 49 is as follows.

Sr＝Sg−Sh
＝Sx＋Ny＋Nr−（Ny＋Nd／２）
＝Sx＋Nr＋Nd／２ …式４（Ndはランダムノイズ成分のため便宜上＋符号に変換） Sr ＝ Sg−Sh
= Sx + Ny + Nr- (Ny + Nd / 2)
= Sx + Nr + Nd / 2 Equation 4 (Nd is a random noise component, so it is converted to a + sign for convenience)

補正後画像信号線49を流れる信号Srには選択線23から伝播する横引きノイズ成分Nyが除去されているが、ランダムノイズ成分は逆に［Nd／２］分増えてしまう。図５に示した比較例では暗画素42の列数を４としたが、列数をｎとした場合の補正後画像信号線49を流れる信号Srは以下の式で表される。   Although the horizontal noise component Ny propagating from the selection line 23 is removed from the signal Sr flowing through the corrected image signal line 49, the random noise component is increased by [Nd / 2]. In the comparative example shown in FIG. 5, the number of columns of the dark pixels 42 is 4, but the signal Sr flowing through the corrected image signal line 49 when the number of columns is n is expressed by the following equation.

Sr＝Sx＋Nr＋Nd／√ｎ …式５   Sr = Sx + Nr + Nd / √n Equation 5

この増加したランダムノイズ成分［Nd／√ｎ］は横方向に接続された明画素41の全てにおいて同一の値をとり、横引きノイズと同じ挙動を示してしまう。一般的には横引きノイズ成分はランダムノイズ成分の１／１０以上あると目視にて観察されるようになるため、式５にてこの条件が達成されるためには、全ての積分アンプ35にて発生するランダムノイズの強度（Nr、Nd）が等しいと仮定した場合に、暗画素42の列数ｎを１００以上にする必要がある。   The increased random noise component [Nd / √n] takes the same value in all of the bright pixels 41 connected in the horizontal direction, and exhibits the same behavior as the horizontal noise. In general, the horizontal noise component is visually observed when it is 1/10 or more of the random noise component. Therefore, in order to achieve this condition in Equation 5, Assuming that the random noise intensities (Nr, Nd) are equal, the number n of columns of the dark pixels 42 needs to be 100 or more.

そのため、図５に示している比較例にて横引きノイズを十分に減少させるには、暗画素42の列数が１００以上必要となる。暗画素42が存在することにより、同じＸ線入射領域を持つＸ線検出器10と比較すると、装置外形が大きくなり、重量も増加するという問題が発生する。また、暗画素42の列数が多いと、接続する積分アンプ35とＡ／Ｄ変換器36の個数も多く必要となり、Ｘ線検出器10の価格が上昇してしまうという問題が発生する。   Therefore, in order to sufficiently reduce the horizontal noise in the comparative example shown in FIG. 5, 100 or more columns of dark pixels 42 are required. Due to the existence of the dark pixels 42, the outer shape of the apparatus becomes larger and the weight increases as compared with the X-ray detector 10 having the same X-ray incident area. In addition, if the number of dark pixels 42 is large, a large number of integrating amplifiers 35 and A / D converters 36 are required, which causes a problem that the price of the X-ray detector 10 increases.

このような問題点を解決したのが、図１に示す本発明の第１の実施の形態である。図１には、Ｘ線検出器10の一部の構成図を示す。   The first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 solves such a problem. FIG. 1 shows a configuration diagram of a part of the X-ray detector 10.

明画素41、暗画素42、選択線23、信号線24、積分アンプ35、Ａ／Ｄ変換器36、画像信号線44、暗信号線45、補正信号線47、差分演算器48、補正後画像信号線49等の素子や配線などの機能や動作は図５に示す比較例と同様であり、同一符号を用いている。   Bright pixel 41, dark pixel 42, selection line 23, signal line 24, integration amplifier 35, A / D converter 36, image signal line 44, dark signal line 45, correction signal line 47, difference calculator 48, corrected image Functions and operations of elements such as the signal line 49 and wiring are the same as those in the comparative example shown in FIG.

本発明の特徴であり比較例と異なるのが、暗画素42からの信号線24を複数本接続し、混合した信号を１個の積分アンプ35にて増幅していることである。暗画素42に接続された積分アンプ35にて増幅された信号はＡ／Ｄ変換器36にてデジタル信号に変換され、暗信号線45を伝播し１／４演算器51にてデジタル値として減衰、補正信号線47を通して差分演算器48に入力されることである。   A feature of the present invention, which is different from the comparative example, is that a plurality of signal lines 24 from the dark pixels 42 are connected, and the mixed signal is amplified by one integrating amplifier 35. The signal amplified by the integrating amplifier 35 connected to the dark pixel 42 is converted into a digital signal by the A / D converter 36, propagates through the dark signal line 45, and is attenuated as a digital value by the 1/4 arithmetic unit 51. The difference signal is input to the difference calculator 48 through the correction signal line 47.

明画素41から積分アンプ35を通じて増幅され、Ａ／Ｄ変換器36にてデジタルに変換され、画像信号線44を通じて出力される信号成分Sxは、図５にて示される比較例と同じで以下の式で表される。   The signal component Sx amplified from the bright pixel 41 through the integrating amplifier 35, converted to digital by the A / D converter 36, and output through the image signal line 44 is the same as the comparative example shown in FIG. It is expressed by a formula.

Sg＝Sx＋Ny＋Nr …式６   Sg = Sx + Ny + Nr ... Formula 6

また、個々の暗画素42からの信号は複数本の信号を結合した後に積分アンプ35にて増幅され、Ａ／Ｄ変換器36にてデジタル信号に変換される。選択線23から伝播し個々の暗画素42から出力される横引きノイズをNy、積分アンプ35から発生するランダムノイズをNdとすると、暗信号線45を流れる信号Sdは以下の式で表される。   A signal from each dark pixel 42 is amplified by an integrating amplifier 35 after being combined with a plurality of signals, and converted into a digital signal by an A / D converter 36. If the horizontal noise generated from the selection line 23 and output from each dark pixel 42 is Ny, and the random noise generated from the integrating amplifier 35 is Nd, the signal Sd flowing through the dark signal line 45 is expressed by the following equation. .

Sd＝Ny＋Ny＋Ny＋Ny＋Nd
＝４Ny＋Nd …式７ Sd = Ny + Ny + Ny + Ny + Nd
= 4 Ny + Nd ... Formula 7

暗信号線45は１／４演算器51により１／４に減衰されたデジタル値に変換され、補正信号線47を通る信号Shとして伝播する。この信号Shは以下の式にて表される。   The dark signal line 45 is converted into a digital value attenuated to ¼ by the ¼ calculator 51 and propagates as a signal Sh passing through the correction signal line 47. This signal Sh is expressed by the following equation.

Sh＝Sd／４
＝（４Ny＋Nd）／４
＝Ny＋Nd／４ …式８ Sh = Sd / 4
= (4Ny + Nd) / 4
= Ny + Nd / 4 ... Formula 8

画像信号線44を流れる画像信号Sgは差分演算器48にて補正信号線47を流れる補正信号Shにて減算され、補正後画像信号線49を流れる画像信号Srとして以下の式にて表される数値となる。   The image signal Sg flowing through the image signal line 44 is subtracted by the correction signal Sh flowing through the correction signal line 47 by the difference calculator 48, and is expressed by the following expression as the image signal Sr flowing through the corrected image signal line 49. It becomes a numerical value.

Sr＝Sg−Sh
＝Sx＋Ny＋Nr−（Ny＋Nd／４）
＝Sx＋Nr＋Nd/4 …式９（Ndはランダムノイズ成分のため便宜上＋符号に変換） Sr ＝ Sg−Sh
= Sx + Ny + Nr- (Ny + Nd / 4)
= Sx + Nr + Nd / 4 Equation 9 (Nd is a random noise component and is converted to a + sign for convenience)

上記式９にて表される補正後の画像信号には、選択線23から伝播する横引きノイズ成分Nyが除去されている。また、式４に示された比較例の信号と同様にランダムノイズ成分［Nd／４］が含まれ、このノイズ成分は比較例と同様に新たな横引きノイズ成分として振舞うこととなる。   In the corrected image signal expressed by the above equation 9, the horizontal noise component Ny propagating from the selection line 23 is removed. Further, the random noise component [Nd / 4] is included as in the signal of the comparative example shown in Expression 4, and this noise component behaves as a new horizontal noise component as in the comparative example.

図１では暗画素42の列数を４としているが、列数をｎとした場合に同様の解析を行うと、補正後の画像信号Srは以下の式にて表される。   In FIG. 1, the number of columns of the dark pixels 42 is 4. However, when the same analysis is performed when the number of columns is n, the corrected image signal Sr is expressed by the following equation.

Sr＝Sx＋Nr＋Nd／ｎ …式１０   Sr = Sx + Nr + Nd / n Equation 10

比較例と同様に補正後の画像信号Srに含まれる横引きノイズ成分［Nd／ｎ］をランダムノイズ成分［Nr］の１／１０以下にするために必要な暗画素42の列数は、全ての積分アンプ35にて発生するランダムノイズの強度（Nr、Nd）が等しいと仮定した場合に１０以上であることが式１０から導き出される。   Similar to the comparative example, the number of columns of the dark pixels 42 necessary to make the horizontal noise component [Nd / n] included in the corrected image signal Sr 1/10 or less of the random noise component [Nr] is all If it is assumed that the intensity (Nr, Nd) of the random noise generated in the integrating amplifier 35 is equal, it is derived from Equation 10 that it is 10 or more.

比較例では横引きノイズを十分に除去するためには暗画素42の列数を１００以上にする必要があるが、本実施の形態では１０列以上の暗画素42の列数になり、大幅な暗画素42の列数の削減が可能となる。暗画素42の列数が削減されることによりＸ線検出器10の小型化、軽量化が可能となり、また装置価格の低減が可能となる。   In the comparative example, the number of columns of the dark pixels 42 needs to be 100 or more in order to sufficiently remove the horizontal noise, but in this embodiment, the number of columns of the dark pixels 42 is 10 or more. The number of dark pixels 42 can be reduced. By reducing the number of columns of the dark pixels 42, the X-ray detector 10 can be reduced in size and weight, and the apparatus price can be reduced.

図１に示す第１の実施の形態では、全ての暗画素42からの信号を１本に結合しているが、図６に示す第２の実施の形態のようにしても、比較例と同等の横引きノイズを実現するために必要な暗画素42の削減が可能である。   In the first embodiment shown in FIG. 1, the signals from all the dark pixels 42 are combined into one, but even in the second embodiment shown in FIG. 6, it is equivalent to the comparative example. Therefore, it is possible to reduce the number of dark pixels 42 necessary to realize the horizontal pulling noise.

図６に示す第２の実施の形態では、暗画素42からの信号線24は複数の組に分けられて結合し、結合されたそれぞれの信号線24は個別の積分アンプ35にて増幅され、Ａ／Ｄ変換回路36にてデジタル値に変換される。デジタル信号に変換され暗信号線45を流れる信号は１／２演算器55によりデジタル数値上で１／２に減衰し、その後に平均化演算器56にて合成されて平均化された数値となって補正信号線47を伝播する。その後、差分演算器48にて画像信号線44に含まれる横引きノイズを補正信号線47に流れる信号を用いて除去した後、補正後画像信号線49の信号として出力される。   In the second embodiment shown in FIG. 6, the signal lines 24 from the dark pixels 42 are divided into a plurality of sets and combined, and the combined signal lines 24 are amplified by individual integrating amplifiers 35, The digital value is converted by the A / D conversion circuit 36. The signal converted into the digital signal and flowing through the dark signal line 45 is attenuated to 1/2 on the digital numerical value by the 1/2 arithmetic unit 55, and then is synthesized and averaged by the averaging arithmetic unit 56. And propagates through the correction signal line 47. Thereafter, the difference calculator 48 removes the horizontal noise included in the image signal line 44 by using a signal flowing in the correction signal line 47, and then the signal is output as a signal of the corrected image signal line 49.

図６に示す第２の実施の形態では、図１に示す第１の実施の形態と同等の横引きノイズの除去を行うためには、図１に示す第１の実施の形態よりも多くの暗画素42の列数が必要となる。しかし、暗画素42の一部に欠陥がある場合には、図１に示す第１の実施の形態では欠陥のある暗画素42と同じ行の補正はきわめて難しくなる。それに対して、図６に示す第２の実施の形態では、平均化演算器56内部にて欠陥のある暗画素42を含む組を除去することで、多少の横引きノイズの補正能力の減少があるが、欠陥のある暗画素42と同じ行の画像信号の補正が可能となる。   In the second embodiment shown in FIG. 6, in order to remove the horizontal noise equivalent to that in the first embodiment shown in FIG. 1, it is more than in the first embodiment shown in FIG. 1. The number of dark pixel 42 columns is required. However, if a part of the dark pixel 42 is defective, it is very difficult to correct the same row as the defective dark pixel 42 in the first embodiment shown in FIG. On the other hand, in the second embodiment shown in FIG. 6, by removing the group including the defective dark pixel 42 in the averaging computing unit 56, there is a slight decrease in the correction capability of the horizontal noise. However, the image signal in the same row as the defective dark pixel 42 can be corrected.

また、図１、図６にて示した各実施の形態では、デジタル信号に変換した後の処理をハードウエアの回路として示しているが、同等の機能をソフトウエアにて実現しても同等の効果が得られることは明白である。   In each embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 6, the processing after conversion into a digital signal is shown as a hardware circuit. However, even if the equivalent function is realized by software, it is equivalent. It is clear that an effect can be obtained.

また、暗画素42の構成例としては明画素41と同等の回路構成にすることで、明画素41と同一の横引きノイズ成分を暗画素42にて検出することが可能になる。しかし、選択線23からのノイズの進入は明画素41の内部に含まれる選択線23との容量成分を介して行われるため、薄膜トランジスタ21やフォトダイオード18を省いた構造とすることも可能である。   Further, as an example of the configuration of the dark pixel 42, the same horizontal circuit noise component as that of the bright pixel 41 can be detected by the dark pixel 42 by using a circuit configuration equivalent to that of the bright pixel 41. However, since noise enters from the selection line 23 is performed via a capacitance component with the selection line 23 included in the bright pixel 41, a structure in which the thin film transistor 21 and the photodiode 18 are omitted may be possible. .

10 放射線検出器としてのＸ線検出器
14 蛍光体としての蛍光変換膜
15 基板としての平面基板
18 光電変換素子としてのフォトダイオード
19 放射線としてのＸ線
21 スイッチング素子としての薄膜トランジスタ
22 容量素子としてのコンデンサ
23 選択線
24 信号線
31 駆動回路
35 増幅回路としての積分アンプ
41 明画素
42 暗画素
48 補正回路としての差分演算器 10 X-ray detector as a radiation detector
14 Fluorescence conversion film as phosphor
15 Planar substrate as substrate
18 Photodiodes as photoelectric conversion elements
19 X-rays as radiation
21 Thin-film transistors as switching elements
22 Capacitors as capacitive elements
23 selection line
24 signal lines
31 Drive circuit
35 Integrating amplifier as amplifier circuit
41 Bright pixels
42 Dark pixels
48 Difference calculator as correction circuit

Claims (5)

外部から入射した放射線を光に変換する蛍光体と、
放射線検出の有効領域内に配置され、前記蛍光体に入射した放射線による光に感度を有し、光を電気信号に変換する複数の明画素と、
前記有効領域の外に配置され、前記蛍光体に入射した放射線による光に感度を有さない複数の暗画素と、
これら明画素および暗画素に接続される複数本の選択線および複数本の信号線と、
前記選択線に接続された駆動回路と、
前記明画素の信号線毎に接続されるとともに、前記暗画素の信号線が複数本結合されて接続された複数の増幅回路と、
前記明画素の信号線毎に接続された増幅回路から出力される信号を、前記暗画素の信号線が複数本結合されて接続された増幅回路から出力される信号で補正する補正回路と
を具備していることを特徴とする放射線検出器。 A phosphor that converts radiation incident from the outside into light;
A plurality of bright pixels arranged in an effective area of radiation detection, sensitive to light by radiation incident on the phosphor, and converting the light into an electrical signal;
A plurality of dark pixels arranged outside the effective area and not sensitive to light by radiation incident on the phosphor;
A plurality of selection lines and a plurality of signal lines connected to these bright and dark pixels;
A drive circuit connected to the selection line;
A plurality of amplifying circuits connected to each of the signal lines of the bright pixels and connected by combining a plurality of signal lines of the dark pixels;
A correction circuit that corrects a signal output from an amplifier circuit connected to each signal line of the bright pixel with a signal output from an amplifier circuit connected by connecting a plurality of signal lines of the dark pixel. A radiation detector characterized by 暗画素は、明画素とともに基板上に配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の放射線検出器。 The radiation detector according to claim 1, wherein the dark pixel is disposed on the substrate together with the bright pixel. 暗画素の表面が金属膜により覆われている
ことを特徴とする請求項１または２記載の放射線検出器。 The radiation detector according to claim 1, wherein the surface of the dark pixel is covered with a metal film. 暗画素は、選択線および信号線に接続されたスイッチング素子を有する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の放射線検出器。 The radiation detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the dark pixel includes a switching element connected to the selection line and the signal line. 暗画素は、光電変換素子およびこの光電変換素子に接続された容量素子を有している
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の放射線検出器。 The radiation detector according to any one of claims 1 to 4, wherein the dark pixel includes a photoelectric conversion element and a capacitive element connected to the photoelectric conversion element.

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