Устройство формирования изображения с помощью излучения и система формирования изображения с помощью излучения

Устройство формирования изображения с помощью излучения и система формирования изображения с помощью излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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, мето