УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ИЗЛУЧЕНИЯ И СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2011 года по МПК H04N5/32 G03B42/02 

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения с помощью излучения, которое изображает объект путем облучения объекта излучением. Устройство формирования изображения с помощью излучения используется, в частности, в качестве медицинского устройства формирования изображения с помощью рентгеновского излучения или устройства неразрушающего обследования, применяемого для рентгенографии или диагностики в больнице.

Уровень техники

В последние годы было предложено и поступило в продажу устройство формирования изображения с помощью рентгеновского излучения, которое использует твердотельное устройство получения изображения, например ПЗС или полупроводник на основе аморфного кремния. Устройство формирования изображения с помощью рентгеновского излучения представляет собой систему, которая напрямую цифрует рентгеновские изображения пациента с помощью совокупности элементов фотоэлектрического преобразования, с помощью устройств формирования изображения, образующих двухмерную матрицу для считывания оцифрованных изображений через сцинтиллятор (фосфор, преобразующий рентгеновское излучение в видимый свет), как и в традиционной пленочной системе. Устройство формирования изображения с помощью рентгеновского излучения, обеспечивающее цифровые изображения почти в реальном времени, имеет значительные преимущества над вышеупомянутой пленочной системой или системой фотостимулируемого фосфора. В частности, поскольку аморфный кремний можно приготовить на большой площади, устройство формирования изображения с помощью рентгеновского излучения с таким аморфным кремнием может изображать даже крупный объект, наблюдаемый на рентгеновском снимке грудной клетки, с тем же увеличением. Соответственно, устройство формирования изображения с помощью рентгеновского излучения, имеющее высокую эффективность использования света, предположительно, обеспечивает высокое отношение С/Ш.

Однако при изготовлении большого количества элементов фотоэлектрического преобразования большой площади с использованием тонкопленочного аморфного кремния, следовое количество включений, примешиваемых в процессе изготовления, или увеличение количества ненасыщенных связей обуславливает уровень дефектов кристаллической решетки в пленке, который действует как уровень ловушек и приводит к ненужным темновым токам в процессе фотоэлектрического преобразования, снижающим отношение С/Ш. Для возбуждения подложки фотоэлектрического преобразования для снижения этих темновых токов предложен способ ожидания в течение времени от нескольких до нескольких десятков секунд после того, как на элементы фотоэлектрического преобразования (или устройства переключения) поступает напряжение смещения, чтобы уменьшить темновые токи и затем провести фотоэлектрическое преобразование. Однако применение этого способа к устройству формирования изображения с помощью рентгеновского излучения приводит к следующей проблеме: увеличивается цикл рентгенографии совокупности пациентов, иначе говоря, снижается оперативность устройства.

Соответственно, для решения этой проблемы было предложено устройство формирования изображения с помощью излучения, например устройство, раскрытое в выложенной патентной заявке Японии №2004-33659 или выложенной патентной заявке Японии № H02-22590.

Устройство формирования изображения с помощью излучения снабжено источником света, включающим в себя комбинацию СИД (светодиода) и световодной пластины на подложке фотоэлектрического преобразования и излучающим свет в качестве поверхностного или листового источника света с использованием ЭЛ (электролюминесцентного) устройства. Источник света стимулирует инжекцию зарядов в уровень ловушек элемента фотоэлектрического преобразования путем излучения света, направляемого источником света на элемент фотоэлектрического преобразования, и используется для операции оптической калибровки, повышающей характеристики элемента фотоэлектрического преобразования. Кроме того, в выложенной патентной заявке Японии № H10-186045 раскрыто устройство регистрации излучения, которое может регистрировать входные/выходные оптические характеристики фотоэлектрического преобразователя и фосфора без необходимости в облучении излучением и корректировать изображения на основе излучения с использованием результатов регистрации.

Сущность изобретения

Однако при проведении оптической калибровки с помощью источника света снижение интенсивности излучения света вследствие старения источника света затрудняет излучение количества света (интенсивность излучения света * период излучения света), эффективного для элементов фотоэлектрического преобразования при той же настройке, что и в условиях начального использования. Причина в том, что светоизлучающее устройство, например СИД или ЭЛ устройство, в котором наблюдается значительное ухудшение вследствие возбуждения, снижение интенсивности излучения света по мере старения вследствие проникновения внешней влаги или ухудшение вследствие радиационного повреждения, создает сниженный выход источника света при первоначально установленных условиях, например напряжении питания. При количестве света, полученном при первоначально установленной настройке оптической калибровки, количество света, достаточное для создания достаточного эффекта оптической калибровки, не будет поступать на элементы фотоэлектрического преобразования при долговременном использовании.

Такой сниженный выход источника света уменьшает выход элемента фотоэлектрического преобразования при включенном источнике света, поэтому темновой ток на выходе элемента фотоэлектрического преобразования увеличивается после отключения источника света к элементу фотоэлектрического преобразования, таким образом, снижая отношение С/Ш.

Соответственно, устройство формирования изображения с помощью излучения с высоким качеством изображения (высоким отношением С/Ш) и коротким циклом рентгенографии сталкивается с проблемой отсутствия долговременной надежности. Можно предложить в достаточной степени увеличить начальную интенсивность излучения света, например установить напряжение на более высоком уровне с учетом ухудшения источника света. Однако это, в итоге, ускоряет ухудшение вследствие возбуждения, что затрудняет увеличение времени для получения необходимого минимального количества света.

Как описано выше, подложка фотоэлектрического преобразования большой площади, в которой используется аморфный кремний, имеет эффект ускорения благодаря операции оптической калибровки с обеспеченным источником света для решения проблемы снижения отношения С/Ш вследствие уровня дефектов кристаллической решетки в тонкой пленке. Однако ухудшение вновь обеспеченного источника света затрудняет поддержание эффекта при долговременном использовании, таким образом, создавая проблему сокращения срока эксплуатации устройства формирования изображения с помощью излучения.

Ввиду вышеупомянутых проблем, задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства формирования изображения с помощью излучения с источником света, способным ограничить ухудшение характеристик из-за уменьшения эффекта оптической калибровки вследствие ухудшения источника света при долговременном использовании и снижения отношения С/Ш, вызванного ростом темновых токов.

Устройство формирования изображения с помощью излучения, отвечающее настоящему изобретению, включает в себя:

совокупность элементов преобразования, размещенных в виде одномерной или двухмерной матрицы на подложке и преобразующих падающий свет в электрический сигнал;

источник света для облучения элементов преобразования светом для калибровки элементов преобразования и

блок сравнения для сравнения выходного сигнала элемента преобразования с заранее определенным начальным выходным сигналом для регулировки уровня возбуждения источника света.

Согласно настоящему изобретению, интенсивность светового облучения элемента преобразования можно поддерживать постоянной в течение периода излучения источника света (периода регулировки выхода света) благодаря осуществлению регулировки возбуждения источника света, стимулирующей эффект оптической калибровки на основании выходного сигнала элемента преобразования для преобразования излучения или света в электрический сигнал. Поэтому количество света, необходимое для получения стабильного эффекта оптической калибровки, можно регулировать в течение долгого периода времени, даже если интенсивность источника света снижает вследствие ухудшения источника света при долговременном использовании. Кроме того, настоящее изобретение также предусматривает устройство формирования изображения с помощью излучения с продолжительным сроком эксплуатации, которое имеет высокое отношение С/Ш, высокую чувствительность, короткий цикл рентгенографии, весьма просто в эксплуатации и производительность которого может сохраняться в течение долгого периода времени.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения явствуют из нижеследующего описания, приведенного совместно с прилагаемыми чертежами, снабженными сквозной системой обозначений.

Краткое описание чертежей

Прилагаемые чертежи, которые включены в и составляют часть описания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и, совместно с описанием, служат для пояснения принципов изобретения.

Фиг.1 - схематический вид в разрезе устройства формирования изображения с помощью излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - принципиальная схема одного пикселя элемента фотоэлектрического преобразования в устройстве формирования изображения с помощью излучения.

Фиг.3 - временная диаграмма работы схемы в устройстве формирования изображения с помощью излучения.

Фиг.4 - логическая блок-схема процесса оптической калибровки в устройстве формирования изображения с помощью излучения.

Фиг.5 - принципиальная схема устройства формирования изображения с помощью излучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - временная диаграмма работы схемы в устройстве формирования изображения с помощью излучения.

Фиг.7 - логическая блок-схема процесса оптической калибровки в устройстве формирования изображения с помощью излучения.

Фиг.8 - график, иллюстрирующий выход элемента фотоэлектрического преобразования в зависимости от количества возбуждений в устройстве формирования изображения с помощью излучения.

Фиг.9 - график, иллюстрирующий выход элемента фотоэлектрического преобразования в зависимости от величины светового облучения в устройстве формирования изображения с помощью излучения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 - вид, иллюстрирующий вариант применения устройства формирования изображения с помощью излучения, отвечающего настоящему изобретению, в качестве системы формирования изображения с помощью излучения.

Фиг.11 - схематический вид в разрезе, иллюстрирующий устройство формирования изображения с помощью излучения с источником света на основе СИД согласно сравнительному примеру.

Фиг.12 - принципиальная схема одного пикселя элемента фотоэлектрического преобразования в устройстве формирования изображения с помощью излучения.

Фиг.13 - временная диаграмма работы схемы в устройстве формирования изображения с помощью излучения.

Фиг.14 - схематический вид в разрезе устройства формирования изображения с помощью излучения с двухмерным источником света для облучения.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения

Ниже описаны варианты осуществления настоящего изобретения. Сначала опишем устройство формирования изображения с помощью излучения с источником света на основе СИД и операцию оптической калибровки в качестве сравнительного примера с традиционным устройством.

(Сравнительный пример)

На фиг.11 показан схематический вид в разрезе, иллюстрирующий устройство формирования изображения с помощью излучения с источником света на основе СИД согласно сравнительному примеру.

Согласно фиг.11, устройство 1 формирования изображения с помощью излучения имеет подложку 8 фотоэлектрического преобразования, включающую в себя сцинтиллятор 7 в качестве преобразователя длины волны и элементы фотоэлектрического преобразования (фотодиоды) 105, сформированные на изолированной подложке 4, и источник 109 света на основе СИД, которые заключены в корпус 2. Для корпуса 2 можно использовать материал с очень малым поглощением рентгеновского излучения, и металл, например алюминий или нержавеющая сталь, является недорогим и пригодным материалом по причине высокой прочности. Источник 3 рентгеновского излучения представляет собой источник рентгеновского излучения для формирования изображения объекта, подлежащего считыванию (объекта).

На фиг.11 показан вид в разрезе конфигурации устройства формирования изображения с помощью излучения, где элементы фотоэлектрического преобразования и СИД образуют двухмерную структуру в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа. Пара, состоящая из элемента фотоэлектрического преобразования и устройства переключения, может располагаться на изолированной подложке в качестве одного пикселя, что не показано на фиг.11. В общем случае, устройство переключения, размещенное на изолированной подложке, представляет собой аморфный или кристаллический тонкопленочный транзистор.

Согласно фиг.11, рентгеновские лучи, испускаемые источником 3 рентгеновского излучения, падают на объект, подлежащий считыванию. Пропущенные рентгеновские лучи, которые прошли через объект, подлежащий считыванию, достигают сцинтиллятора 7. Сцинтиллятор 7 поглощает рентгеновские лучи и активирует центр излучения света внутри сцинтиллятора, который испускает видимый свет. Видимый свет из сцинтиллятора 7 излучается на светоперехватывающие поверхности элементов 105 фотоэлектрического преобразования, размещенных на изолированной подложке 4, и подвергается фотоэлектрическому преобразованию светоперехватывающими поверхностями. Каждый элемент 105 фотоэлектрического преобразования покрыт защитным слоем 6 для повышения влагостойкости. В случае, когда пара, состоящая из элемента фотоэлектрического преобразования и устройства переключения, размещена в качестве одного пикселя, пиксель покрыт защитным слоем 6.

В качестве материала изолированной подложки 4, в основном, применяется прозрачное стекло с небольшим добавлением алкалинового компонента. В качестве материала сцинтиллятора 7 применяется Gd₂O₂S:Tb, CsI:Ti и т.п.

С другой стороны, свет (видимый свет), излучаемый источником 109 света на основе СИД, находящимся под изолированной подложкой 4, после прохождения через изолированную подложку 4 и боковые поверхности элементов 105 фотоэлектрического преобразования отражается сцинтиллятором 7 и излучается светоперехватывающими поверхностями элементов 105 фотоэлектрического преобразования. Сцинтиллятор 7 имеет другие характеристики отражения света, чем источник 109 света на основе СИД, зависящие от его материала. В качества материала сцинтиллятора 7 можно использовать материалы, которые не полностью поглощают свет, и, в частности, лишь несколько процентов света достигает элементов фотоэлектрического преобразования.

На фиг.12 показана принципиальная схема одного пикселя элемента фотоэлектрического преобразования в устройстве формирования изображения с помощью излучения в качестве сравнительного примера.

В сравнительном примере элемент фотоэлектрического преобразования 105 указывает PIN фотодиод и в качестве его материала можно использовать аморфный кремний или кристаллический кремний.

Катод диода элемента 105 фотоэлектрического преобразования подключен к SW1 схемы 111 управления элементом фотоэлектрического преобразования, и его анод подключен к схеме 112 регистрации выходного сигнала элемента фотоэлектрического преобразования в виде амперметра и т.п. В случае, когда пара, состоящая из элемента фотоэлектрического преобразования и устройства переключения, размещена на изолированной подложке в качестве одного пикселя, устройство переключения электрически подключено между анодом элемента 105 фотоэлектрического преобразования и схемой 112 регистрации выходного сигнала элемента фотоэлектрического преобразования. Другая сторона SW1 может переключаться так, чтобы подключаться, либо к источнику питания (V_S) для подачи смещения на элемент 105 фотоэлектрического преобразования, либо к заземлению (V_GND). Схема 113 управления источником света управляет источником света на основе СИД и включает в себя источник питания V_LED и переключатель SW2 для включения/выключения источника света.

Кроме того, каждая схема принимает и передает сигнал управления с/на схему 115 управления устройством формирования изображения с помощью излучения, которая управляет хронированием всего устройства формирования изображения с помощью излучения для управления его работой.

Рентгеновское излучение, генерируемое источником 3 рентгеновского излучения, направляется на и проходит через объект, подлежащий считыванию (не показан), и попадает в сцинтиллятор 7. Рентгеновское излучение поглощается в сцинтилляторе 7 и преобразуется в видимый свет. Видимый свет из сцинтиллятора 7 излучается на элемент 105 фотоэлектрического преобразования.

Источник 109 света на основе СИД излучает свет на элемент фотоэлектрического преобразования по оптическому пути, отличному от пути распространения рентгеновских лучей. Переключатель SW3 предназначен для включения/отключения источника 3 рентгеновского излучения.

На фиг.13 показана временная диаграмма работы схемы в устройстве формирования изображения с помощью излучения согласно сравнительному примеру и показаны выход источника рентгеновского излучения, выход источника света на основе СИД, смещение элемента фотоэлектрического преобразования и выход (выходной сигнал) элемента фотоэлектрического преобразования.

На фиг.13 позиции (F1) и (F2) обозначают период отсутствия считывания и (F3) обозначает период считывания. В течение периода отсутствия считывания, когда напряжение смещения поступает на элемент 105 фотоэлектрического преобразования от источника напряжения смещения (V_S), в то время как источник 3 рентгеновского излучения и источник света 109 на основе СИД находятся в выключенном состоянии, темновые токи Add91, Add92, Add93 текут через элемент 105 фотоэлектрического преобразования. Состояние указано штрихпунктирными линиями выхода элемента фотоэлектрического преобразования. В идеале темновые токи должны быть равны нулю, но в реальности не равны нулю. Даже после включения питания постоянный ток не течет, но темновой ток возрастает, что указано Add91 после включения питания и убывает со временем, что указано Add92 и Add93.

В целом, если PIN фотодиод используется в качестве элемента фотоэлектрического преобразования, который, в основном, выполнен из полупроводника на основе аморфного кремния, уровень дефектов кристаллической решетки формируется посредством ненасыщенной связи в пленке аморфного полупроводника или включений, примешиваемых в процессе изготовления. Уровень дефектов кристаллической решетки действует как уровень ловушек. В частности, непосредственно до или после включения питания электроны или дырки захватываются, и по истечении промежутка времени от нескольких до нескольких десятков секунд тепловое возбуждение осуществляется в зоне проводимости или валентной зоне, благодаря чему течет ток проводимости (темновой ток). Заметим, что, в частности, пограничные участки между P-слоем и I-слоем и между I-слоем и N-слоем имеют много уровней ловушек и, предположительно, вносят вклад в темновой ток. Кроме того, предполагается, что характеристики блокировки P-слоя и N-слоя не полны, и вклад в темновой ток, обусловленный носителями, входящими внутрь I-слоя снаружи, увеличивается.

Надо сказать, что при использовании кристаллического PIN фотодиода без использования пленки аморфного полупроводника уровни ловушек меньше, чем в аморфном случае, в зависимости от условий процесса, подлежащих подготовке, или оборудования. Однако пограничный участок между P-слоем и I-слоем или пограничный участок между I-слоем и N-слоем имеет значительно большее рассогласование кристаллических структур, и уровень ловушек не равен нулю и имеет тенденцию выхода элемента фотоэлектрического преобразования, показанную на фиг.13.

Если ожидается достаточное снижение темнового выхода (темнового тока) элемента фотоэлектрического преобразования, достигается сигнал с высоким отношением С/Ш. Однако, если для снижения выхода до желаемого уровня темнового выхода требуется длительный период от нескольких до нескольких десятков секунд, устройство будет очень трудно эксплуатировать.

Соответственно, облучение светом с помощью источника света на основе СИД осуществляется как операция оптической калибровки. При осуществлении рентгеновского облучения в течение короткого времени источник света на основе СИД зажигается заранее для снижения темнового тока элемента фотоэлектрического преобразования. Фототок, текущий в это время, не имеет отношения к считыванию информации изображения. Продолжительность периода отсутствия считывания или периода считывания, или периода излучения СИД определяется характеристиками темнового выхода элемента фотоэлектрического преобразования и отношением С/Ш, необходимым для фотоэлектрического преобразователя.

Форма волны, обозначенная штрихпунктирной линией, показанная как выход элемента фотоэлектрического преобразования на фиг.13, является выходным сигналом, полученным, когда формирование изображения осуществляется путем включения источника 109 света на основе СИД на определенный период времени в течение периода отсутствия считывания до формирования изображения объекта, подлежащего считыванию, и путем включения источника 3 рентгеновского излучения в течение последующего периода считывания.

В течение периода отсутствия считывания (F2) источник 109 света на основе СИД включается, и свет излучается на элемент 105 фотоэлектрического преобразования, благодаря чему течет ток, что обозначено штрихпунктирной линией. Далее течет фототок Ap90, источник 109 света на основе СИД выключается и, в то же время, фототок исчезает. При этом темновые токи Adp92 и Adp93 после выключения источника 109 света на основе СИД становятся более стабильными относительно времени и, в ряде случаев, меньшими, чем когда источник 109 света на основе СИД не включен. Причина в том, что энергия света, излучаемая СИД, позволяет избыточным носителям, порожденным внутри слоя полупроводника, стабилизировать внутреннее состояние в слое полупроводника, в частности на пограничном участке, и заставляет электроны или дырки излучать свет, подлежащий выпуску. Рентгенография в таком состоянии низкого темнового тока обеспечивает сигнал с высоким отношением С/Ш.

В частности, излучение света СИД и снижение темнового тока со временем в течение периода отсутствия считывания (F2) до периода рентгенографии (F3) обеспечивает рентгеновское изображение с высоким отношением С/Ш без ожидания в течение долгого времени.

Однако, как описано выше, эффективное количество света (интенсивность излучения света * период излучения света) не может излучаться на элемент фотоэлектрического преобразования с такой же настройкой, как в состоянии начального использования, вследствие снижения интенсивности излучения света из-за старения источника света.

Такое состояние, т.е. выход элемента фотоэлектрического преобразования и выход источника света на основе СИД, указано сплошными линиями на фиг.13. На фиг.13 показано, что выход источника света на основе СИД уменьшается, и выход элемента 105 фотоэлектрического преобразования уменьшается (от начального Ap90 до Ap91) при включении источника света. Если выход источника света уменьшается таким образом, темновой ток элемента фотоэлектрического преобразования, выводимый после отключения источника света, увеличивается (от начального Adp93 до Adp99) на элемент 5 фотоэлектрического преобразования, таким образом, снижая отношение С/Ш.

В частности, ЭЛ светоизлучающее устройство используется в качестве источника света, поскольку можно добиться компактной, легкой и тонкой конфигурации. Ухудшение вследствие возбуждения ЭЛ светоизлучающего устройства или снижение интенсивности излучения света по мере старения вследствие проникновения внешней влаги является значительным, и в первоначально установленных условиях (например, напряжении питания) выход источника света быстро падает. По вышеописанной причине при количестве света, полученном при первоначально установленной настройке оптической калибровки, количество света, достаточное для создания достаточного эффекта оптической калибровки, не будет поступать на элементы фотоэлектрического преобразования при долговременном использовании.

(Первый вариант осуществления)

На фиг.1 показан схематический вид в разрезе устройства формирования изображения с помощью излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Устройство 1 формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему варианту осуществления имеет такую же конфигурацию, как устройство согласно сравнительному примеру на фиг.11 за исключением того, что ЭЛ (электролюминесцентный) источник света 9 и элемент фотоэлектрического преобразования типа PIN 105 используются для построения элемента 5 фотоэлектрического преобразования МИП вместо источника 109 света на основе СИД.

На фиг.1 показано, что свет из ЭЛ источника света 9 излучается в вертикальном направлении на сцинтиллятор 7, но также существует падающий свет с диагонального направления. Поэтому, благодаря включению зеркально отражающего компонента над поверхностью сцинтиллятор, сцинтиллятор не будет поглощать весь свет.

На фиг.2 показана принципиальная схема одного пикселя элемента фотоэлектрического преобразования в устройстве формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему варианту осуществления.

Согласно фиг.2, элемент 5 фотоэлектрического преобразования представляет собой элемент фотоэлектрического преобразования МИП, материалом которого является полупроводник на основе аморфного кремния. Элемент фотоэлектрического преобразования МИП сформирован из слоев изолятора и полупроводника на металлическом слое электрода в нижней части. В общем случае, слой подавления инжекции (N-слой или P-слой) и верхний электрод располагаются поверх полупроводника. Пара, состоящая из элемента фотоэлектрического преобразования и устройства переключения, может располагаться на изолированной подложке в качестве одного пикселя, который не показан на фиг.2.

Согласно фиг.2, схема 11 управления элементом фотоэлектрического преобразования соединена с одним электродом элемента 5 фотоэлектрического преобразования МИП. В схеме 11 управления элементом фотоэлектрического преобразования три потенциала переключаются переключателем SW1. Три потенциала представляют собой напряжение питания (Vs) для обеспечения напряжения смещения для фотоэлектрического преобразования, напряжение питания (V_REF) для очистки накопленных зарядов в емкости элемента 5 фотоэлектрического преобразования МИП и потенциал заземления (GND) для обеспечения нулевого смещения (V_GND), когда элемент фотоэлектрического преобразования не действует. Другой электрод соединен со схемой 12 регистрации выходного сигнала элемента фотоэлектрического преобразования. Схема 12 регистрации выходного сигнала элемента фотоэлектрического преобразования включает в себя усилитель для усиления сигнала регистрации и интегральную схему для сохранения токов регистрации и получения выхода (выходного сигнала) в определенное время. В случае, когда пара, состоящая из элемента фотоэлектрического преобразования и устройства переключения, размещена на изолированной подложке в качестве одного пикселя, устройство переключения электрически подключено между элементом 5 фотоэлектрического преобразования и схемой 12 регистрации выходного сигнала элемента фотоэлектрического преобразования.

Схемы 13, 14 предназначены для управления ЭЛ источником света 9. Схема 13 управления источником света включает в себя источник питания V_EL, который может изменять напряжение питания источника света, и SW2 для регулировки периода излучения света. Схема 14 операции сравнения сравнивает значение выходного сигнала оптического мониторинга, полученное из схемы 12 регистрации выходного сигнала элемента фотоэлектрического преобразования, с заранее определенным начальным значением выходного сигнала, арифметически обрабатывает уровень напряжения и период выхода источника света и вырабатывает сигнал управления для схемы 13 управления источником света.

SW3 это переключатель источника рентгеновского излучения, действующий под управлением схемы 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения, которая управляет хронированием всего устройства формирования изображения с помощью излучения.

Согласно фиг.2, рентгеновские лучи, испускаемые источником рентгеновского излучения 3 для получения изображения объекта, подлежащего считыванию, направляются на объект, который не показан (пациент в больнице), проходят через пациента и попадают в сцинтиллятор 7.

Затем рентгеновское излучение поглощается в сцинтилляторе 7 и преобразуется в видимый свет. Видимый свет из сцинтиллятора 7 излучается на элемент 5 фотоэлектрического преобразования. На фиг.2 показан вид одного пикселя и не показано взаимное расположение элемента 5 фотоэлектрического преобразования и сцинтиллятора 7. Однако, как показано на фиг.1, элемент 5 фотоэлектрического преобразования и сцинтиллятор 7 находятся в достаточно плотном контакте друг с другом для повышения характеристики разрешения изображения. Для размещения сцинтиллятора используется один из двух методов прямого осаждения из паровой фазы связывания с помощью клея на защитной пленке. С другой стороны, видимый свет из ЭЛ источника света 9 в качестве дополнительного источника света излучается на элементы 5 фотоэлектрического преобразования по другому оптическому пути, отличному от пути рентгеновских лучей. SW3 это переключатель источника рентгеновского излучения 3.

На фиг.3 показана временная диаграмма работы схемы в устройстве формирования изображения с помощью излучения, показанном на фиг.2.

На фиг.4 показана логическая блок-схема процесса оптической калибровки в устройстве формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему варианту осуществления.

На фиг.3 показаны смещения и выходы источника 3 рентгеновского излучения, ЭЛ источника света 9 и элемента 5 фотоэлектрического преобразования. Кроме того, на фиг.3 показан случай, когда элемент 5 фотоэлектрического преобразования состоит из одного пикселя в качестве подложки 8 фотоэлектрического преобразования для простоты описания.

Имеются два периода работы: период считывания и период отсутствия считывания. Источник 3 рентгеновского излучения включен в течение периода считывания, тогда как ЭЛ источник света 9 включен в течение периода отсутствия считывания. Медицинское устройство формирования изображения с помощью рентгеновского излучения использует источник рентгеновского излучения. Однако для других применений, например для неразрушающего обследования, можно использовать другие типы излучения, например γ-излучение.

Свет из источника 3 рентгеновского излучения не показан, но излучается на объект рентгенографии для получения информации изображения объекта, подлежащего считыванию. В случае медицинского устройства формирования изображения с помощью рентгеновского излучения объектом рентгенографии является тело пациента, поступающего в больницу. Свет из дополнительного источника света специально не требуется излучать на объект, подлежащий считыванию. Достаточно, чтобы свет достигал элемента фотоэлектрического преобразования по некоторому оптическому пути.

Согласно фиг.3, при возбуждении для подачи смещения напряжение из источника напряжения смещения Vs на элемент 5 фотоэлектрического преобразования напряжение питания обновления V_REF периодически поступает на элемент фотоэлектрического преобразования 5 в порядке операции обновления для удаления зарядов, накопленных в элементе фотоэлектрического преобразования в ходе возбуждения. В течение цикла (F2) ЭЛ источник света включается для оптической калибровки и в течение цикла (F3) источник рентгеновского излучения 3 включается для формирования изображения объекта, подлежащего считыванию. В примере, показанном на фиг.3, циклы (F1) и (F2) образуют период отсутствия считывания, и цикл (F3) образует период считывания.

Фототоки Ap1 и Ap2 (сплошные линии), вызванные излучением света из ЭЛ источника света 9, не считываются как сигналы изображения. В частности, в течение цикла отсутствия считывания (F2) ЭЛ источник света 9 включен.

Фототоки Ap1 и Ap2 текут через элемент 5 фотоэлектрического преобразования за счет излучения света ЭЛ источника света 9, и после выключения света элемент фотоэлектрического преобразования возвращается в состояние Adp2, когда течет темновой ток. Однако на фиг.3 показано, что после выключения ЭЛ источника света 9 темновой выход Adp2 становится слабее и стабильнее, чем темновой выход (темновой ток) Add2 (пунктирные линии), когда ЭЛ источник света 9 не излучает свет в цикле (F2), что показано на фиг.3.

Причина в том, что энергия света ЭЛ источника света поглощается в слое полупроводника, индуцированные носители собираются на границе раздела изолированного слоя, и внутренне электрическое поле в слое полупроводника ослабевает, из-за чего количество носителей, текущих от слоя подавления инжекции, уменьшается. В следующем цикле (F3) существует преимущество в том, что носители, индуцированные излучением света ЭЛ источника света 9 в цикле (F2), обеспечивают возбуждение в течение нескольких циклов в темновом состоянии. Соответственно, темновой выход Adp3, который слабее и стабильнее, чем темновой выход Add3 (пунктирные линии), когда ЭЛ источник света 9 не излучает свет в цикле (F2), можно получить из начального выхода. Кроме того, предполагается, что количество электронов или дырок, участвующих в ранее захваченном темновом токе, сокращается за счет излучения света.

Излучение рентгеновских лучей в состоянии низкого темнового тока обеспечивает сигнал с высоким отношением С/Ш.

В частности, если величина темнового тока снижается путем излучения света ЭЛ источника света до осуществления рентгенографии, можно получить рентгеновское изображение с высоким отношением С/Ш без необходимости долгого ожидания.

Благодаря действию цикла отсутствия считывания (F2) следующий цикл (F3) является циклом с низкой величиной темнового тока. В частности, можно предположить, что цикл идентичен циклу с насыщением темнового тока после цикла (F6) на фиг.3. Облучение рентгеновскими лучами к циклу (F3) периода считывания будет обеспечивать сигнал с высоким отношением С/Ш. Если сигнал цикла (F4) включен, и обработка вычитания осуществляется из рентгеновского выхода цикла (F3), который не показан, фиксированный компонент темнового тока, включенный в рентгеновский сигнал цикла (F3), будет скорректирован. Соответственно, если величина темнового тока снижается за счет излучения света ЭЛ источника света до рентгенографии, получается рентгеновское изображение с высоким отношением С/Ш без необходимости долгого ожидания.

За счет излучения света ЭЛ источника света 9 на элементы фотоэлектрического преобразования 5 нужным количеством в цикле (F2) элемент 5 фотоэлектрического преобразования является стабильным состоянием с низкой величиной темнового тока в течение периода считывания.

Согласно фиг.2-4, метод излучения света ЭЛ источника света 9, т.е. метод управления ЭЛ источником света 9 в ходе цикла (F2), будет описан ниже.

Согласно фиг.3, излучение света из ЭЛ источника света 9 осуществляется в течение периода регулировки выхода света, и также период регулировки выхода света имеет период оптического мониторинга и последующий период коррекции света.

Сначала, в течение периода оптического мониторинга цикла (F2), напряжение питания источника света V_EL схемы 13 управления источником света на фиг.2 регулируется и устанавливается равным заранее определенному установочному значению интенсивности источника света V_EL0, соответствующему сигналу управления периодом мониторинга света, вырабатываемому схемой 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения.

Затем переключатель SW2 источника света включается, в результате чего ЭЛ источник света 9 излучает свет. Элемент 5 фотоэлектрического преобразования, получивший свет освещения, выводит выходной сигнал Ap1 (сплошная линия), показанный на фиг.3. Выход элемента 5 фотоэлектрического преобразования подвергается сравнительной обработке на основании выходного значения Ap1, зарегистрированного схемой 12 регистрации выходного сигнала элемента фотоэлектрического преобразования, и периода оптического мониторинга, и начального значения выходного сигнала Ap0 (штрихпунктирные линии), который является выходом регистрации, присутствующим в схеме операции сравнения, и периода коррекции света. Выход источника света в период управления выходом света арифметически обрабатывается схемой 14 операции сравнения, показанной на фиг.2, для вычисления установочного значения интенсивности источника света V_EL1, соответствующего сигналу коррекции и регулировки света в период коррекции света, который является следующим периодом, показанным на фиг.3.

Затем, в течение периода коррекции света, показанного на фиг.3, сигнал управления V_EL1, отрегулированный путем вышеописанной арифметической обработки, поступает на схему 13 управления источником света от схемы 14 операции сравнения. Напряжение питания источника света V_EL регулируется и преобразуется в V_EL1, и ЭЛ источник света 9 осуществляет излучение света с интенсивностью источника света, соответствующей напряжению в течение периода коррекции света, т.е. периода, предшествующего окончанию периода регулировки выхода света.

В настоящем варианте осуществления, выходной сигнал элемента 5 фотоэлектрического преобразования, установленного на подложке 8 фотоэлектрического преобразования с интенсивностью излучения света из ЭЛ источника света 9, регистрируется схемой 12 регистрации выходного сигнала элемента фотоэлектрического преобразования, и схема 14 операции сравнения может оценить ухудшение источника света на основании заранее определенного значения и периода выходного сигнала.

Соответственно, уровень ухудшения ЭЛ источника света 9 регистрируется, и интенсивность излучения света ЭЛ источника света 9 затем регулируется, что позволяет поддерживать интенсивность светового излучения, падающего на элемент 5 фотоэлектрического преобразования, постоянной в течение периода излучения света (периода регулировки выхода света) ЭЛ источника света 9. Таким образом, даже если интенсивность источника света снижается вследствие ухудшения ЭЛ источника света 9 при долговременном использовании, количество света, необходимое для получения эффекта оптической калибровки, можно регулировать в течение долгого времени. Кроме того, можно получить устройство формирования изображения с помощью излучения с продолжительным сроком эксплуатации, которое имеет высокое отношение С/Ш, высокую чувствительность, короткий цикл рентгенографии, весьма просто в эксплуатации и сохраняет свои характеристики в течение долгого времени.

На фиг.3 показана временная диаграмма, где циклы (F1) и (F2) представлены в качестве периода отсутствия считывания и цикл (F3) представлен в качестве периода считывания. Очевидно, что цикл (F1) можно рассматривать как период отсутствия считывания, и цикл (F2) можно рассматривать как период считывания. В этом случае, время до рентгеновского облучения дополнительно сокращается.

Согласно фиг.2, где представлен настоящий вариант осуществления, источник питания V_EL ЭЛ источника света 9 обозначен символом регулируемого источника постоянного тока, но в действительности он представляет собой источник питания инвертерного типа, и интенсивность излучения света регулируется путем изменения амплитуды напряжения на выходе инвертера. Кроме того, для изменения интенсивности излучения света можно изменять частоту амплитуды напряжения.

В настоящем варианте осуществления, регулировка производится только в отношении интенсивности излучения света в период коррекции света, в течение которого ЭЛ источник света 9 излучает свет для регулировки количества светового излучения, падающего на элемент фотоэлектрического преобразования. Кроме того, можно регулировать длительность периода коррекции для регулировки количества светового излучения, падающего на элемент фотоэлектрического преобразования.

Согласно фиг.2, сигнал коррекции и регулировки света (V_EL1) выводится на схему 13 управления источником света, но конфигурация, показанная фиг.5, описанная во втором варианте осуществления, обеспечивает тот же эффект настоящего изобретения. На фиг.5 показана конфигурация для вывода на схему 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения, которая отличается от показанной на фиг.2. В случае этой конфигурации, сигнал коррекции и регулировки света выводится на схему управления источником света 13 из схемы 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения в качестве сигнала управления излучением света, что позволяет регулировать излучение света из ЭЛ источника света 9. В то же время, время завершения цикла (F2) также можно регулировать на основании периода коррекции сигнала коррекции и регулировки света. В случае, когда пара, состоящая из элемента фотоэлектрического преобразования и устройства переключения, размещена на изолированной подложке в качестве одного пикселя, выход каждого из периода мониторинга света и периода коррекции света из пикселя, имеющего элемент фотоэлектрического преобразования и устройство переключения, можно считывать следующим образом: (1) после выключения источника света устройство переключения включается для считывания; (2) по меньшей мере, в более поздней половине периода включения источника света устройство переключения включается для считывания; (3) комбинация вышеописанных вариантов (1) и (2) используется для считывания. Эти операции применимы в равной степени к нижеследующему описанию.

Вышеприведенное описание относится к устройству непрямого формирования изображения с помощью излучения, имеющему элементы фотоэлектрического преобразования в качестве элементов преобразования, отвечающих настоящему изобретению, материалом которых является полупроводник на основе аморфного кремния и которые преобразуют свет в электрические сигналы. Однако элемент преобразования, материалом которого является полупроводник на основе аморфного селена и который преобразует излучение в электрический сигнал, также применим к устройству прямого формирования изображения с помощью излучения.

(Второй вариант осуществления)

Настоящий вариант осуществления предусматривает управление оптической калибровкой для регулировки длительности периода излучения света, а также количества светового облучения, падающего на элемент фотоэлектрического преобразования, без периода оптического мониторинга, присутствующего в первом варианте осуществления.

Подробное описание настоящего варианта осуществления приведено ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Устройство формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему варианту осуществления идентично устройству согласно первому варианту осуществления, показанному на фиг.1.

На фиг.5 показана принципиальная схема устройства формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему варианту осуществления.

На фиг.6 показана временная диаграмма работы схемы в устройстве формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему варианту осуществления.

На фиг.7 показана логическая блок-схема процесса оптической калибровки в устройстве формирования изображения с помощью излучения согласно настоящему варианту осуществления.

На фиг.8 показан график, иллюстрирующий выход элемента фотоэлектрического преобразования в зависимости от количества возбуждений источника света в устройстве формирования изображения с помощью излучения, согласно настоящему варианту осуществления.

На фиг.8 показан график, в котором по горизонтальной оси отложено количество возбуждений источника света и по вертикальной оси отложен выходной электрический сигнал из подложки элементов фотоэлектрического преобразования на этот момент. Выходной электрический сигнал представляет собой интегральное выходное значение, полученное интегрированием выходного значения по времени, которое выводится для каждого возбуждения при выходном значении в каждый момент времени. Выходное значение, показанное на фиг.8, представляет собой сохраненный выход, полученный путем сохранения выходных токов элементов фотоэлектрического преобразования в течение определенного периода времени.

Оптическая калибровка осуществляется таким образом, чтобы возбуждать источник света непосредственно перед рентгенографией и выключать возбуждение источника света, когда элемент фотоэлектрического преобразования достигает насыщенного состояния.

В схеме, показанной на фиг.2, сигнал коррекции и регулировки света (V_EL1) выводится на схему 13 управления источником света. Однако на фиг.5 показана конфигурация, где выходной сигнал поступает на схему 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения, в чем состоит отличие от конфигурации, показанной на фиг.2. В такой конфигурации сигнал коррекции и регулировки света выводится на схему 13 управления источником света в качестве сигнала управления излучением света из схемы 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения, что позволяет регулировать излучение света ЭЛ источника света 9.

Согласно фиг.5 и 7, команда запуска оптической калибровки подается, почти в то же время, на схему 13 управления источником света и схему 11 управления элементом фотоэлектрического преобразования от схемы 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения. Схема 13 управления источником света, получив команду, инжектирует заранее определенное количество токов в ЭЛ источник света 9 для осуществления возбуждения в течение заранее определенного времени. Схема 11 управления элементом фотоэлектрического преобразования, получив команду почти в то же время, что и для возбуждения источника света, возбуждает элемент 5 фотоэлектрического преобразования и сохраняет свет из ЭЛ источника света 9 в течение почти такого же времени, как период возбуждения источника света.

Сохраненный выход элемента 5 фотоэлектрического преобразования, соответствующий количеству света, излученного ЭЛ источником света к моменту выключения ЭЛ источника света 9, регистрируется схемой 12 регистрации выходного сигнала элемента фотоэлектрического преобразования, и выходной сигнал в качестве электрического сигнала выводится на схему 14 операции сравнения.

Схема 14 операции сравнения преобразует электрические сигналы в числа для сохранения и сравнивает численные значения с фиксированными целевыми значениями выходных электрических сигналов, обуславливающих насыщенное состояние элемента фотоэлектрического преобразования, как показано на фиг.8. Если выходные электрические сигналы не достигают целевых значений, возбуждение ЭЛ источника света 9 повторяется для схемы 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения, и начинается регистрация выходов элемента 5 фотоэлектрического преобразования. Схема 14 операции сравнения интегрирует выходные электрические сигналы каждый раз, когда регистрируются выходы элемента 5 фотоэлектрического преобразования, сравнивает интегральное значение с целевым значением и определяет необходимость в следующей регистрации выхода. Когда схема 14 операции сравнения определяет, что интегральное выходное значение выходных электрических сигналов достигает целевого значения, оптическая калибровка, т.е. сигнал для остановки возбуждения источника света, выводится на схему 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения.

Во временной диаграмме работы схемы, показанной на фиг.6, выходом фотоэлектрического преобразования является значение выходного тока элемента фотоэлектрического преобразования так же, как на фиг.3 в первом варианте осуществления. Аналогично, пунктирная линия, указывающая выход каждого элемента, соответствует описанию первого варианта осуществления.

Согласно фиг.6, выходы элементов в операциях, описанных выше со ссылкой на фиг.5 и 7, обозначены штрихпунктирными линиями и сплошными линиями. Штрихпунктирные линии указывают рабочие состояния в начальном состоянии ЭЛ источника света. Сплошные линии указывают такие рабочие состояния, в которых выход ЭЛ источника света изменяется (снижается), выход элемента фотоэлектрического преобразования снижается с Ap0 до Ap1, и количество светового излучения ЭЛ источника света регулируется и управляется (количество излучений света).

Согласно фиг.5, сигнал коррекции и регулировки света, показанный в настоящем варианте осуществления, выводится как сигнал управления излучением света из схемы управления устройством формирования изображения с помощью излучения на схему 13 управления источником света, что позволяет регулировать излучение света ЭЛ источника света 9. Кроме того, схемой 11 управления элементом фотоэлектрического преобразования также можно управлять, и цикл запуска оптической калибровки можно останавливать совместно с остановкой возбуждения источника света. Соответственно, переход к циклу F3 можно осуществлять без необходимости ожидать в течение периода коррекции света, показанного в цикле F2 на фиг.6, таким образом, сокращая период считывания до цикла F3, т.е. время до рентгеновского облучения и рентгенографии. Кроме того, возбуждение, показанное в настоящем варианте осуществления, применимо в течение периода коррекции света первого варианта осуществления.

(Третий вариант осуществления)

Настоящий вариант осуществления идентичен второму варианту осуществления и предусматривает управление оптической калибровкой для регулировки длительности периода излучения света, а также количества светового облучения, падающего на элемент фотоэлектрического преобразования, без периода оптического мониторинга, присутствующего в первом варианте осуществления.

Подробное описание настоящего варианта осуществления приведено ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

В отношении принципиальной схемы, показанной на фиг.5, хронирования операций, показанного на фиг.6, и последовательности операций оптической калибровки, показанной на фиг.7, которые проиллюстрированы во втором варианте осуществления, настоящий вариант осуществления ничем не отличается.

На фиг.9 показан график, иллюстрирующий соотношение между выходным электрическим сигналом элемента фотоэлектрического преобразования и количеством светового излучения в настоящем изобретении.

На фиг.9 по горизонтальной оси отложено количество света от ЭЛ источника света 9, и на фиг.9 показано, что количество падающего света увеличивается или интегральная интенсивность света увеличивается в направлении направо на графике. По вертикальной оси отложена величина выходного сигнала в качестве электрического сигнала, выводимого элементом фотоэлектрического преобразования, в зависимости от света. Выходное значение на фиг.9 указывает выходной ток элемента фотоэлектрического преобразования в форме выхода, сохраненного в течении определенного периода времени. Элемент 5 фотоэлектрического преобразования типа МИП для использования в настоящем варианте осуществления выводит сигнал с одного вывода конденсатора, как показано на фиг.2. Соответственно, когда выход элемента 5 фотоэлектрического преобразования превышает максимум конденсатора, выход достигает насыщения. Таким путем нельзя получить эффективный сигнал изображения. Это характеристики насыщения сигнала фотоэлектрического преобразования. На фиг.9 указано, что элемент фотоэлектрического преобразования находится в насыщенном состоянии с момента, когда выходное значение электрического сигнала перестает изменяться (расти).

Настоящий вариант осуществления отличается тем, что оптическая калибровка осуществляется с использованием вышеописанной характеристики. Настоящий вариант осуществления совпадает со вторым вариантом осуществления, за тем исключением, что схема 14 операции сравнения интегрирует выходные электрические сигналы, сохраненные и зарегистрированные от элемента 5 фотоэлектрического преобразования при каждом возбуждении источника света, и определяет, равно ли нулю дифференциальное значение с предыдущим интегральным значением, и необходимо ли следующее возбуждение источника света. Когда схема 14 операции сравнения определяет, что дифференциальное значение почти равно нулю, сигнал для остановки оптической калибровки, т.е. возбуждения источника света, выводится на схему 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения.

Благодаря оптической калибровке в настоящем варианте осуществления источник света возбуждается в то время как выход элемента фотоэлектрического преобразования регистрируется и возбуждение источника света останавливается в связи с достижением насыщенного состояния, что позволяет добиться оптической калибровки без потери времени и с постоянно высокой стабильностью. Кроме того, даже если интенсивность светового излучения изменяется вследствие старения источника света, возбуждение источника света осуществляется, в то время как выход элемента фотоэлектрического преобразования регистрируется, что позволяет постоянно достигать требуемого насыщенного состояния.

В отношении временной диаграммы работы схемы настоящий вариант осуществления не отличается от второго варианта осуществления, показанного на фиг.6.

В случае показа, во временной диаграмме, операции, следующей за операцией, соответствующей точке, в которой выходное значение электрического сигнала на фиг.9 перестает изменяться (расти), выход элемента фотоэлектрического преобразования после возбуждения ЭЛ источника света является уровнем темнового тока. Таким образом, на основании выхода элемента фотоэлектрического преобразования после насыщения выход, соответствующий величине облучения светом из ЭЛ источника света, получить нельзя. Схема компаратора 14 определяет, что дифференциальное значение снизилось примерно до нуля. В этом случае, возбуждение источника света останавливается.

Кроме того, в случае использования элемента фотоэлектрического преобразования фотодиодного типа, можно использовать другой элемент и другую электрическую цепь для формирования конденсатора. Выход, однажды сохраненный в таком конденсаторе, можно считывать из него. В такой конфигурации также можно обеспечить аналогичные характеристики насыщения выходного сигнала. Поэтому настоящее изобретение применимо к такой конфигурации.

Настоящее изобретение, включающее в себя варианты осуществления с первого по третий, использует в качестве источника света ЭЛ со светоизлучающей поверхностью. ЭЛ источник света 9 представляет собой источник света, имеющий длину волны светового излучения в диапазоне длин волны оптического поглощения элемента фотоэлектрического преобразования. В качестве источников света можно использовать, например, совокупность матриц СИД, образующих двухмерную структуру, которая показана на фиг.11 в порядке сравнительного примера, совокупность ламп с холодным катодом или флуоресцентных трубок, образующих двухмерную структуру, или их комбинацию со световодной пластиной, что обеспечивает тот же эффект.

На фиг.14 показан схематический вид в разрезе устройства формирования изображения с помощью излучения с двухмерным источником света для облучения, образованным комбинацией матриц СИД, размещенных линейно, в качестве примера источника света, объединенного со световодной пластиной. Матрицы СИД 209, размещенные с источниками 109 света на основе СИД в линейном порядке, установлены по обе стороны световодной пластины 219, сформированной из акриловой смолы. Световодная пластина 219 располагается на площади, по меньшей мере, эквивалентной элементам фотоэлектрического преобразования, образующим двухмерную структуру на задней стороне подложки 8 фотоэлектрического преобразования. Свет, излучаемый источником 109 света на основе СИД, входит в боковую поверхность световодной пластины 219, проходит, претерпевая отражения, внутри световодной пластины, благодаря чему свет излучается в направлении подложки 8 фотоэлектрического преобразования согласно картине или форме рассеяния, сформированной на передней или задней стороне световодной пластины, таким образом обеспечивая двухмерную светоизлучающую поверхность.

Для ЭЛ источника света характерно существенное ухудшение вследствие возбуждения ЭЛ светодиода или снижение интенсивности излучения света по мере старения вследствие проникновения внешней влаги. Однако использование настоящего изобретения обеспечивает долговременное поддержание первоначально установленной интенсивности света, что позволяет добиться достаточного эффекта оптической калибровки.

Кроме того, ЭЛ светоизлучающая поверхность имеет немного неоднородное внутриповерхностное излучение света вследствие интегрированного типа, и однородно изменяется в поверхности, чтобы внутренняя поверхность не стала неоднородной, даже если происходит старение, что позволяет добиться более предпочтительной оптической калибровки, по сравнению с другими источниками света. Каждый(ая) СИД или лампа с холодным катодом, имея некоторую высоту, имеет большую толщину и большой вес. С другой стороны, ЭЛ, будучи листообразным, имеет толщину от 0,2 до 0,3 мм и очень легок, что позволяет обеспечивать систему оптической калибровки, которую легко монтировать и которая имеет меньшие размеры и вес.

Кроме того, во втором варианте осуществления, описанном ниже, оптическая калибровка выполняется, когда интегральное выходное значение сигнала, попеременно выводимого из элемента 5 фотоэлектрического преобразования за счет повторяющегося включения и выключения ЭЛ источника света 9 для возбуждения, достигает целевого значения. Однако очевидно, что ЭЛ источник света 9 имеет тот же эффект, что и во втором варианте осуществления, даже если источник света выключается, когда ЭЛ источник света 9 включается по команде схемы 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения, и только регистрация выхода элемента 5 фотоэлектрического преобразования в каждый определенный момент времени повторяется, в то время как осуществляется непрерывное возбуждение, в результате чего интегральное значение достигает целевого значения.

Аналогично, третий вариант осуществления также обеспечивает тот же эффект, что и второй вариант осуществления, даже если источник света выключается, когда только регистрация выхода элемента 5 фотоэлектрического преобразования в каждый определенный момент времени повторяется, в то время как осуществляется непрерывное возбуждение ЭЛ источника света 9, и дифференциальное значение не изменяется. В этом случае, схеме 15 управления устройством формирования изображения с помощью излучения достаточно только подавать команды начала возбуждения и остановки возбуждения для схемы 13 управления источником света и отслеживать отклики схемы 11 управления элементом фотоэлектрического преобразования и схемы 14 операции сравнения после начала возбуждения.

Кроме того, возбуждение, показанное в настоящем варианте осуществления, применимо в течение периода коррекции света первого варианта осуществления.

Устройство формирования изображения с помощью излучения, отвечающее настоящему изобретению, обеспечивает постоянно стабильную оптическую калибровку и стабильную и точную непрерывную рентгенографию.

(Четвертый вариант осуществления)

На фиг.10 показан вид, иллюстрирующий вариант применения устройства формирования изображения с помощью излучения, отвечающего настоящему изобретению, в качестве системы формирования изображения с помощью излучения.

Устройство формирования изображения с помощью излучения представляет собой устройство формирования изображения с помощью излучения в каждом вышеописанном варианте осуществления.

Рентгеновское излучение 6060, генерируемое рентгеновской трубкой 6050, проходит через грудную клетку 6062 пациента или субъект 6061, и изображение на основе излучения поступает в устройство 6040 формирования изображения с помощью излучения для рентгенографии изображения на основе излучения. Входящее рентгеновское излучение включает в себя информацию анатомии пациента 6061. Преобразователь длины волны устройства 6040 формирования изображения с помощью излучения излучает свет, и свет подвергается фотоэлектрическому преобразованию для получения электрической информации. Информация преобразуется к цифровому виду, и обработка изображения осуществляется процессором 6070 изображения и может наблюдаться через блок отображения 6080 в качестве блока отображения, обеспеченного на пульте управления.

Кроме того, информацию можно передавать даже в удаленное место посредством системы связи, например телефонной линии 6090, и отображать на блоке отображения 6081, обеспеченном в кабинете врача и т.п. в другом месте, или сохранять на носителе информации, например оптическом диске. Это позволяет врачу в удаленном месте осуществлять диагностику. Кроме того, информацию можно записывать на пленку 6110 с помощью устройства 6100 обработки пленки.

Промышленное применение

Как описано выше, настоящее изобретение применимо к устройству формирования цифрового изображения с помощью рентгеновского излучения для медицинских целей и дополнительно эффективное в применении к устройству формирования цифрового изображения с помощью излучения для других применений излучения, например для неразрушающего обследования.

Очевидно, что можно предложить много разных вариантов осуществления настоящего изобретения, не отходя от его сущности и объема, поэтому следует понимать, что изобретение не ограничивается конкретными вариантами его осуществления, за исключением указанных в формуле изобретения.

Эта заявка притязает на приоритет патентных заявок Японии №2006-297720, подана 1 ноября 2006 г. и №2007-276519, подана 24 октября 2007 г., которые, таким образом, включены сюда в полном объеме в порядке ссылки.

Устройство содержит совокупность элементов преобразования, размещенных в виде одномерной или двухмерной матрицы на подложке и преобразующих падающий свет в электрический сигнал, источник света для облучения элементов преобразования светом для калибровки элементов преобразования и блок сравнения для сравнения выходного сигнала элемента преобразования с заранее определенным начальным выходным сигналом для регулировки уровня возбуждения источника света в период регулировки выхода света. Технический результат - ограничение ухудшения характеристик из-за уменьшения эффекта оптической калибровки вследствие ухудшения источника света при долговременном использовании и снижения отношения сигнал/шум, вызванного ростом темновых токов. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 14 ил.

1. Устройство формирования изображения с помощью излучения, содержащее:
совокупность элементов преобразования, размещенных в виде одномерной или двухмерной матрицы на подложке и преобразующих падающий свет в электрический сигнал,
источник света для облучения элементов преобразования светом для калибровки элементов преобразования,
блок сравнения для сравнения выходного сигнала элемента преобразования с заранее определенным начальным выходным сигналом для регулировки уровня возбуждения источника света.

2. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором блок сравнения сравнивает выходной сигнал элемента преобразования с заранее определенным начальным выходным сигналом для регулировки уровня возбуждения источника света в период регулировки выхода света, включающий в себя период мониторинга света и период коррекции света, следующий после периода мониторинга света, блок сравнения регистрирует выходной сигнал элемента преобразования в течение периода мониторинга и регулирует интенсивность излучения света источника света на основании сигнала управления, генерируемого на основании сравнения выходного сигнала с заранее определенным начальным выходным сигналом в течение периода коррекции света.

3. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором блок сравнения сравнивает выходной сигнал элемента преобразования с заранее определенным начальным выходным сигналом для регулировки уровня возбуждения источника света в период регулировки выхода света, включающий в себя период мониторинга света и период коррекции света, следующий после периода мониторинга света, блок сравнения регистрирует выходной сигнал элемента преобразования в течение периода мониторинга и регулирует длительность излучения света источником света на основании сигнала управления, генерируемого на основании сравнения выходного сигнала с заранее определенным начальным выходным сигналом в течение периода коррекции света.

4. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором блок сравнения регулирует источник света таким образом, что источник света попеременно включается и отключается и, когда интегральная величина выходного сигнала элемента преобразования при каждом включении источника света увеличивается до заранее определенного уровня, возбуждение источника света останавливается.

5. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором блок сравнения регулирует источник света таким образом, что источник света попеременно включается и отключается и, когда дифференциальное значение интегральной величины выходного сигнала элемента преобразования при каждом включении источника света уменьшается до нуля, возбуждение источника света останавливается.

6. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.4 или 5, в котором блок сравнения регулирует источник света путем включения или отключения синхронно с периодом времени регистрации выходного сигнала элемента преобразования.

7. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором блок сравнения регулирует источник света таким образом, что источник света непрерывно возбуждается и, когда интегральная величина сигнала, выводимого попеременно из элемента преобразования, увеличивается до заранее определенного уровня, возбуждение источника света останавливается.

8. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором блок сравнения регулирует источник света таким образом, что источник света непрерывно возбуждается и, когда дифференциальное значение интегральной величины сигнала, выводимого попеременно из элемента преобразования, уменьшается до нуля, возбуждение источника света останавливается.

9. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором элемент преобразования возбуждается таким образом, чтобы осуществлять восстановление для удаления электрического заряда, накопленного в зоне преобразования элемента преобразования.

10. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором элемент преобразования имеет полупроводник на основе аморфного селена.

11. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором элемент преобразования имеет полупроводник на основе аморфного кремния и устройство формирования изображения с помощью излучения дополнительно содержит сцинтиллятор, расположенный поверх элемента преобразования.

12. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором источник света является ЭЛ элементом.

13. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором источник света (9) расположен со стороны (задней стороны) подложки (4), противоположной стороне (передней стороне) падающего излучения с другой стороны подложки.

14. Устройство формирования изображения с помощью излучения по п.1, в котором блок сравнения осуществляет сравнение в течение периода отсутствия считывания (F2) до периода рентгенографии (F3) (а именно, в период регулировки выхода перед формированием изображения).

15. Система формирования изображения с помощью излучения, содержащая:
устройство формирования изображения с помощью излучения по любому из пп.1-14,
блок обработки сигнала для обработки сигнала устройства формирования изображения с помощью излучения,
носитель информации для записи сигнала блока обработки сигнала,
блок отображения для отображения сигнала блока обработки сигнала,
систему связи для переноса сигнала блока обработки сигнала и
источник излучения для генерации излучения.