[發(fā)明專利]攝像器件、放射線檢測(cè)裝置及它們的控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480054777.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105659585B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西原利幸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 索尼半導(dǎo)體解決方案公司
• 主分類號(hào): H04N5/32
• 分類號(hào): H04N5/32;H04N5/357;H04N5/235;H04N5/351
• 代理公司: 北京信慧永光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11290
• 代理人: 陳桂香;曹正建

光電轉(zhuǎn)換元件將光轉(zhuǎn)換成電荷且積累所述電荷。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域生成與從所述光電轉(zhuǎn)換元件傳輸過(guò)來(lái)的電荷量對(duì)應(yīng)的電壓。浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域復(fù)位晶體管使所生成的所述電壓初始化。轉(zhuǎn)換部執(zhí)行用于將所述電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理。光電轉(zhuǎn)換元件復(fù)位晶體管在所述電壓被初始化之后的預(yù)定時(shí)間點(diǎn)使積累于所述光電轉(zhuǎn)換元件中的所述電荷量初始化。當(dāng)從所述預(yù)定時(shí)間點(diǎn)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了比所述轉(zhuǎn)換處理所需要的時(shí)間短的曝光時(shí)間時(shí)，傳輸晶體管執(zhí)行從所述光電轉(zhuǎn)換元件向所述浮動(dòng)擴(kuò)散區(qū)域的傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及攝像器件、放射線檢測(cè)裝置及它們的控制方法。更具體 地，本技術(shù)涉及被配置成能夠檢測(cè)微弱光的攝像器件、放射線檢測(cè)裝置 及它們的控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，已經(jīng)廣泛地引進(jìn)了使用SPECT(單光子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層 攝影(SinglePhoton Emission Computed Tomography)，即伽馬照相機(jī)) 和PET(正電子發(fā)射型斷層攝影(Positron Emission Tomography))的醫(yī) 療診斷設(shè)備。在這樣的基于SPECT和PET的放射線的光子計(jì)數(shù)中，需要 檢測(cè)裝置具有較高的時(shí)間分辨率(temporal resolution)，且同時(shí)，需要 該檢測(cè)裝置能夠檢測(cè)出放射線的各個(gè)光子的能量強(qiáng)度，且能夠根據(jù)所述 能量強(qiáng)度來(lái)執(zhí)行計(jì)數(shù)的篩選。

例如，將諸如锝等微量的伽馬射線源導(dǎo)入到身體內(nèi)，且從發(fā)射出的 伽馬射線的位置信息求出伽馬射線源的體內(nèi)分布，由此診斷身體內(nèi)的血 流狀態(tài)和諸如缺血癥等相關(guān)疾病。在這種檢測(cè)中，已經(jīng)提議了一種使用 SPECT(伽馬照相機(jī))設(shè)備并且在該SPECT設(shè)備中使用閃爍體和光電倍 增管的構(gòu)造(例如，參看專利文獻(xiàn)PTL I)。曾經(jīng)提議了一種不僅能夠檢測(cè)伽馬射線的入射位置而且還能夠檢測(cè)伽馬射線的能量強(qiáng)度的SPECT設(shè) 備(例如，參看專利文獻(xiàn)PTL 2)。

現(xiàn)在將會(huì)解釋SPECT設(shè)備中的伽馬射線檢測(cè)的概要。這種SPECT 設(shè)備包括準(zhǔn)直器、閃爍體、光電倍增管、轉(zhuǎn)換器件和計(jì)算器件。當(dāng)從身 體內(nèi)的伽馬射線源生成的伽馬射線穿過(guò)準(zhǔn)直器且入射到閃爍體時(shí)，閃爍 體發(fā)出熒光，且以陣列的形式被布置著的光電倍增管檢測(cè)該熒光的光。 光電倍增管放大所述光且發(fā)射電流脈沖，并且這些電流脈沖經(jīng)過(guò)包括電壓轉(zhuǎn)換器件、放大器和AD轉(zhuǎn)換器在內(nèi)的轉(zhuǎn)換器件且作為入射到各個(gè)光 學(xué)檢測(cè)元件的入射光量值而被輸出至計(jì)算器件。

另一方面，身體內(nèi)的由于康普頓散射而被衰減的伽馬射線可以穿過(guò)準(zhǔn)直器且可以被檢測(cè)到。這個(gè)信號(hào)是已經(jīng)失去了它的原始位置信息的噪 聲。還可能存在著作為由于宇宙放射線而引起的極高的信號(hào)而被發(fā)出的 噪聲。SPECT設(shè)備利用與沒(méi)有受到散射影響的初級(jí)伽馬射線的能量區(qū)別 來(lái)過(guò)濾這些噪聲。計(jì)算器件基于由與各個(gè)光電倍增管連接的轉(zhuǎn)換器件給 出的輸出來(lái)區(qū)別各個(gè)伽馬射線的噪聲且執(zhí)行位置判定。在閃爍體由單個(gè) 板制成的情況下，它的發(fā)光被多個(gè)光電倍增管同時(shí)檢測(cè)。例如，計(jì)算器 件根據(jù)輸出的總和來(lái)鑒定伽馬射線的能量，且根據(jù)輸出的重心來(lái)鑒定伽 馬射線的入射位置。為了將各個(gè)伽馬射線入射作為獨(dú)立事件進(jìn)行判定， 這些工作需要以極高的速度來(lái)完成。對(duì)如上所述被判定為初級(jí)(即，不 是噪聲)的伽馬射線的事件數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)，且鑒定出伽馬射線源的體內(nèi) 分布。

前述的基于能量區(qū)別的放射線的光子計(jì)數(shù)能夠過(guò)濾已經(jīng)丟失了位置 信息從而成為噪聲的散射放射線，且能夠提供高的攝像對(duì)比度，且因此， 基于能量區(qū)別的放射線的光子計(jì)數(shù)近年來(lái)也被用于X射線的透射攝像， 且它的效果正在獲得人們的認(rèn)可。已經(jīng)提議了使用光子計(jì)數(shù)來(lái)攝取X射 線的透射圖像的裝置(例如，參看專利文獻(xiàn)PTL 3和PTL 4)，并且期待 它們能夠應(yīng)用于乳房攝影(mammography)和X射線CT(計(jì)算機(jī)斷層掃 描)。

另一方面，本申請(qǐng)的發(fā)明人曾經(jīng)提出了一種新的基于光子計(jì)數(shù)的攝 像器件，該攝像器件通過(guò)利用時(shí)間分割和基于多個(gè)像素的區(qū)塊分割來(lái)增 大動(dòng)態(tài)范圍(例如，參看專利文獻(xiàn)PTL 5)。這種攝像器件是在CMOS(互 補(bǔ)金屬-氧化物半導(dǎo)體；Complementary Metal-Oxide Semiconductor)成像 儀的電路構(gòu)造的基礎(chǔ)上被構(gòu)建的。這樣的器件還能夠被用作如下的光子 計(jì)數(shù)器件：其中，該芯片內(nèi)的整個(gè)像素陣列被用作單個(gè)光接收表面。