Устройство и способ считывания изображения излучения и система считывания изображения излучения

Устройство и способ считывания изображения излучения и система считывания изображения излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к устройству считывания изображения излучения и способу фотографирования изображения падающего излучения и к системе считывания изображения излучения и применяется к медицинскому устройству диагностики на основе изображения, устройству обследования без разрушения и к анализатору, использующему излучение. Следует отметить, что в этом описании изобретения предполагается, что электромагнитная волна, например видимый свет, рентгеновские лучи, α-лучи, β-лучи, γ-лучи и т.п., также включены в понятие излучения.

ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Последние достижения в технологии изготовления жидкокристаллических панелей с использованием тонкопленочных транзисторов (TFT) и применение сервера области, имеющего полупроводниковый преобразовательный элемент, в различных областях техники (например, в медицинском устройстве считывания рентгеновского изображения) позволили увеличить площадь поверхности и осуществлять оцифровку также для медицинских устройств считывания изображения излучения. Медицинские устройства считывания изображения излучения, в отличие от жидкокристаллической панели и т.п., имеют особенность в том, что очень кратковременный сигнал цифруется для вывода соответствующего изображения и, следовательно, может мгновенно фотографировать изображение излучения для мгновенного отображения сфотографированного изображения на устройстве отображения. В настоящее время, что касается такого устройства считывания изображения излучения, устройство для фотографирования неподвижного изображения получило коммерческое распространение.

На фиг.11 изображен схематический вид сверху, демонстрирующий пример традиционного устройства считывания изображения излучения, на фиг.12 изображена эквивалентная принципиальная схема традиционного устройства считывания изображения излучения, показанного на фиг.11, и на фиг.13 изображена эквивалентная принципиальная схема одного пикселя и схемы считывания сигнала в традиционном устройстве считывания изображения излучения, показанном на фиг.11 (например, согласно JP 8-116044 A). Далее будет описан случай фотографирования изображения рентгеновских лучей в качестве излучения.

Согласно фиг.11, традиционное устройство считывания изображения излучения включает в себя подложку 101 датчика, в которой размещена совокупность пикселей, каждый из которых имеет функцию фотоэлектрического преобразования, схему 102 сканирования для сканирования пикселей, схему 103 вывода сигнала для вывода сигналов из пикселей, ИС (интегральная схема) 104, посредством которой соединены друг с другом подложка 101 датчика и схема 102 сканирования, и ИС 105, посредством которой соединены друг с другом подложка 101 датчика и схема 103 вывода сигнала.

Согласно фиг.12, совокупность пикселей 106 размещена в виде матрицы в подложке 101 датчика. Следует отметить, что на фиг.12, для удобства, в области пикселей показаны 3×4 пикселей, но, в действительности, в ней располагается большое число пикселей, например 1000×2000 пикселей. Кроме того, аналогично, для удобства, не показаны ИС схемы сканирования.

Согласно фиг.12 и 13, каждый пиксель 106 образован элементом 111 фотоэлектрического преобразования, который функционирует в качестве полупроводникового элемента для преобразования падающих рентгеновских лучей в электрические заряды, и тонкопленочным транзистором (TFT) 112, действующим как переключающий элемент для считывания результирующих электрических зарядов.

В каждом пикселе 106 элемент 111 фотоэлектрического преобразования подключен к схеме 103 вывода сигнала через линию смещения 110, которая является общей для всех пикселей, и, таким образом, постоянное напряжение смещения поступает со схемы 103 вывода сигнала на элемент 111 фотоэлектрического преобразования. Кроме того, в каждом пикселе 106 электрод затвора TFT 112 подключен к схеме 102 сканирования через ИС 104 (не показана) и линию 113 затвора, которая является общей для каждой строки матрицы. Таким образом, схема 102 сканирования управляет работой (отпиранием/запиранием) TFT 112. Кроме того, в каждом пикселе 106 электрод истока или стока TFT 112 подключен к схеме 103 вывода сигнала через ИС 105 посредством дорожки считывания сигнала (сигнальной линии) 114, которая является общей для каждого столбца матрицы.

Согласно фиг.12 и 13, ИС 105 включает в себя усилитель 115, выступающий в роли схемы считывания сигнала. Один вход усилителя 115 подключен к сигнальной линии 114, а другой его вход подключен к источнику питания 116. Кроме того, к усилителю 115 подключена схема 117 переключения коэффициента усиления, имеющая конденсаторы Cf₁, Cf₂ и Cf₃, что позволяет переключать коэффициент усиления усилителя 115 посредством комбинации конденсаторов Cf₁, Cf₂ и Cf₃.

Здесь, согласно фиг.13, емкость элемента 111 фотоэлектрического преобразования обозначена как C₁, паразитная емкость сигнальной линии 114 обозначена как C₂, и емкость усилителя 115 обозначена как Cf. Рентгеновские лучи, направленные на предмет для облучения, ослабляются при прохождении через предмет для преобразования по длине волны в видимый свет слоем фосфора (элементом преобразования длины волны) (не показан). Затем результирующий видимый свет направляют на элемент 111 фотоэлектрического преобразования для преобразования в электрические заряды Q.

Затем, после отпирания TFT 112, на усилителе 115 устанавливается 1/Cf-кратный коэффициент усиления. В результате, выходное напряжение Vout выражается как Vout=-Q/Cf, и этот сигнал напряжения считывается со схемы 103 вывода сигнала во внешнее устройство. По завершении операции считывания сигнала напряжения Vout электрические заряды, сгенерированные в элементе 111 фотоэлектрического преобразования, но оставшиеся неперенесеными, удаляются благодаря изменению электрического потенциала общей линии смещения 110.

Однако вышеописанное традиционное устройство считывания изображения излучения принципиально предназначено для фотографирования неподвижного изображения, вследствие чего чувствительность (отношение С/Ш) остается постоянным. Таким образом, отношение С/Ш может оказаться недостаточным, в зависимости от режимов фотографирования. Итак, проблема традиционного устройства считывания изображения излучения состоит в том, что оно плохо приспосабливается к различиям в ослаблении рентгеновских лучей от предмета к предмету или к большим различиям в дозе облучения рентгеновскими лучами, например, когда осуществляются фотографирование неподвижного изображения и фотографирование движущегося изображения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В свете вышеизложенного, настоящее изобретение направлено на решение вышеописанных проблем, и потому задачей настоящего изобретения является обеспечение недорогого и высокопроизводительного устройства считывания изображения излучения и соответствующего способа и недорогой и высокопроизводительной системы считывания изображения излучения, которые способны свободно переключать чувствительность в соответствии с ситуацией и объектом фотографирования изображения для гибкого реагирования на эти условия, т.е. способны осуществлять как фотографирование неподвижного изображения, так и фотографирование движущегося изображения, которые, например, сильно отличаются друг от друга дозой облучения излучением, а также отличаются чувствительностью, необходимой для удовлетворения этого требования.

Устройство считывания изображения излучения настоящего изобретения включает в себя совокупность пикселей, размещенных в виде матрицы, причем каждый из пикселей включает в себя, по меньшей мере, один элемент фотоэлектрического преобразования для преобразования падающего излучения в электрические заряды; и схему вывода сигнала для вывода сигналов из пикселей, в которой для каждого пикселя обеспечена совокупность дорожек считывания сигнала, посредством которых пиксель и схема вывода сигнала соединены друг с другом, и при этом каждый из пикселей включает полупроводниковые элементы, подключенные к каждой из дорожек считывания сигнала, и каждая из дорожек считывания сигнала выборочно базируется на запуске полупроводникового элемента.

Согласно дополнительному аспекту устройства считывания изображения излучения настоящего изобретения, элемент фотоэлектрического преобразования включает в себя элемент преобразования длины волны для осуществления преобразования длины волны падающего излучения.

Согласно дополнительному аспекту устройства считывания изображения излучения настоящего изобретения, каждый из пикселей включает в себя полупроводниковые элементы, подключенные к дорожкам считывания сигнала, и любая из дорожек считывания сигнала свободно выбирается на основании активации полупроводниковых элементов.

Согласно дополнительному аспекту устройства считывания изображения излучения настоящего изобретения, по меньшей мере, один из полупроводниковых элементов является истоковым повторителем.

Согласно дополнительному аспекту устройства считывания изображения излучения настоящего изобретения, для каждой из дорожек считывания сигнала обеспечена схема считывания сигнала для считывания сигнала из пикселя.

Согласно дополнительному аспекту устройства считывания изображения излучения настоящего изобретения, для дорожек считывания сигнала совместно обеспечена схема считывания сигнала для считывания сигнала из пикселя.

Согласно дополнительному аспекту устройства считывания изображения излучения настоящего изобретения, обеспечены две схемы считывания сигнала.

Способ считывания изображения излучения настоящего изобретения предусматривает использование устройства, которое включает в себя: совокупность пикселей, размещенных в виде матрицы, причем каждый из пикселей включает в себя, по меньшей мере, один элемент фотоэлектрического преобразования для преобразования падающего излучения в электрические заряды; и схему вывода сигнала для вывода сигналов из пикселей, в которой любая из совокупности дорожек считывания сигнала, которые обеспечены для каждого пикселя и посредством которых соответствующий пиксель и схема вывода сигнала соединены друг с другом, выбирается в соответствии с используемым режимом фотографирования.

Согласно дополнительному аспекту способа считывания изображения излучения настоящего изобретения, элемент фотоэлектрического преобразования осуществляет преобразование длины волны падающего излучения и преобразует результаты преобразования в электрические заряды.

Согласно дополнительному аспекту способа считывания изображения излучения настоящего изобретения, любую из совокупности дорожек считывания сигнала выбирают в соответствии с величиной дозы излучения.

Согласно дополнительному аспекту способа считывания изображения излучения настоящего изобретения, каждый из пикселей включает в себя полупроводниковые элементы, подключенные к совокупности дорожек считывания сигнала, и, по меньшей мере, один из полупроводниковых элементов является истоковым повторителем, и в случае, когда режим фотографирования предусматривает низкую дозу излучения, выбирают дорожку считывания сигнала, имеющую истоковый повторитель.

Система считывания изображения излучения настоящего изобретения включает в себя устройство считывания изображения излучения; средство генерации излучения для направления излучения; средство выбора для выбора любой из совокупности дорожек считывания сигнала в устройстве считывания изображения излучения в соответствии с величиной дозы излучения; и средство управления для управления направлением излучения средством генерации излучения и запуска устройства считывания изображения излучения на основании выбора средством выбора.

Согласно дополнительному аспекту системы считывания изображения излучения настоящего изобретения, дополнительно предусмотрен переключатель фотографирования, с помощью которого любая из совокупности дорожек считывания сигнала свободно выбирается на основании ввода оператора, и средство выбора выбирает любую из дорожек считывания сигнала на основании ввода, произведенного с помощью переключателя фотографирования.

Согласно дополнительному аспекту системы считывания изображения излучения настоящего изобретения, переключатель фотографирования способен включаться в совокупность положений (штрихов), соответствующих количеству дорожек считывания сигнала, и соответствующие положения (штрихи) соответствуют увеличению дозы излучения в восходящем порядке.

Исходя из того, что традиционное устройство считывания изображения излучения принципиально предназначено для фотографирования неподвижного изображения, и, таким образом, чувствительность (отношение С/Ш) остается постоянным, авторы настоящего изобретения тщательно выполнили исследование для расширения чувствительности в зависимости от режимов фотографирования (например, фотографирование неподвижного изображения и фотографирование движущегося изображения).

В результате, изобретатели создали устройство, в котором для каждого пикселя выделена совокупность дорожек считывания сигнала (сигнальных дорожек), и схемы считывания сигнала и т.п., соответствующие режимам фотографирования, обеспечены для сигнальных дорожек, соответственно, чтобы можно было свободно выбрать любую из сигнальных дорожек.

В частности, например, для каждого пикселя выделены две сигнальные дорожки, и одна сигнальная линия обеспечена для фотографирования неподвижного изображения. Фотографирование неподвижного изображения соответствует режиму фотографирования, предусматривающему высокую дозу облучения излучением, поэтому требуется сравнительно низкая чувствительность. Таким образом, выбирается конфигурация, в которой усиление электрического заряда не осуществляется в пикселе, но осуществляется в схеме считывания сигнала, подключенной, например, к рассматриваемой сигнальной линии. С другой стороны, для фотографирования движущегося изображения предусмотрена другая сигнальная дорожка. Фотографирование движущегося изображения соответствует режиму фотографирования изображения, предусматривающему низкую дозу облучения излучением, поэтому требуется сравнительно высокая чувствительность. Таким образом, принимается конфигурация, в которой усиление электрического заряда осуществляется в пикселе для подавления генерации любых шумов.

Согласно настоящему изобретению, реализованы недорогое и высокопроизводительное устройство считывания изображения излучения и система считывания изображения излучения, которые способны свободно переключать чувствительность в соответствии с ситуацией и объектом фотографирования изображения для гибкого реагирования на эти условия, т.е. способны осуществлять как фотографирование неподвижного изображения, так и фотографирование движущегося изображения, которые, например, значительно отличаются друг от друга дозой облучения излучением, а также отличаются чувствительностью, необходимой для удовлетворения этого требования.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения явствуют из нижеследующего описания, приведенного совместно с прилагаемыми чертежами, в котором подобными ссылочными позициями обозначены аналогичные или подобные части устройства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Прилагаемые чертежи, которые входят в состав и образуют составную часть описания изобретения, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и, совместно с описанием, служат для объяснения принципов изобретения.

Фиг.1 - схематический вид сверху, схематически показывающий пример устройства считывания изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - эквивалентная принципиальная схема устройства считывания изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - эквивалентная принципиальная схема одного пикселя и схемы считывания сигнала в устройстве считывания изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - схематический вид в разрезе элемента фотоэлектрического преобразования и TFT в устройстве считывания изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - схематический вид сверху, схематически показывающий модификацию устройства считывания изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - эквивалентная принципиальная схема устройства считывания изображения излучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - эквивалентная принципиальная схема одного пикселя и схемы считывания сигнала в устройстве считывания изображения излучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 - схематический вид, схематически показывающий пример системы считывания изображения излучения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9 - логическая блок-схема, поясняющая операцию считывания изображения с использованием системы считывания изображения излучения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.10 - временная диаграмма, поясняющая операцию считывания изображения с использованием системы считывания изображения излучения согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 - схематический вид сверху, схематически показывающий пример устройства считывания изображения излучения согласно известному уровню техники.

Фиг.12 - эквивалентная принципиальная схема устройства считывания изображения излучения согласно известному уровню техники.

Фиг.13 - эквивалентная принципиальная схема одного пикселя и схемы считывания сигнала в устройстве считывания изображения излучения согласно известному уровню техники.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже, варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи. Здесь будет описан случай, когда фотография предмета получается с использованием рентгеновских лучей в качестве излучения.

Прежде всего, опишем первый вариант осуществления настоящего изобретения.

На фиг.1 показан схематический вид сверху, схематически иллюстрирующий пример устройства считывания изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, на фиг.2 показана эквивалентная принципиальная схема устройства считывания изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения и на фиг.3 показана эквивалентная принципиальная схема одного пикселя схемы считывания сигнала в устройстве считывания изображения излучения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Согласно фиг.1, устройство считывания изображения излучения включает в себя подложку 1 датчика, в которой размещена совокупность пикселей, каждый из которых выполняет функцию фотоэлектрического преобразования, схему 2 сканирования для сканирования пикселей, схему 3 вывода сигнала для вывода сигналов из соответствующих пикселей, ИС 4, посредством которых подложка 1 датчика и схема 2 сканирования соединены друг с другом, и ИС 5, посредством которых подложка 1 датчика и схема 3 вывода сигнала соединены друг с другом.

Согласно фиг.2, совокупность пикселей 6 размещена в виде матрицы на подложке 1 датчика. Следует отметить, что, хотя, для удобства, в области пикселей на фиг.2 показаны 3×3 пикселей, в действительности, в ней располагается большое число пикселей, например 1000×2000 пикселей. Кроме того, аналогично, для удобства, не показаны ИС схемы сканирования.

В этом варианте осуществления изобретения, согласно фиг.2 и 3, каждый пиксель 6 включает в себя элемент 11 фотоэлектрического преобразования в качестве полупроводникового элемента для преобразования падающих рентгеновских лучей в электрические заряды, и полупроводниковые элементы (переключающие элементы) для считывания результирующих электрических зарядов. Переключающие элементы включают в себя тонкопленочный транзистор (TFT) 21 и TFT 22 в качестве истокового повторителя, которые обеспечены с возможностью свободного выбора.

В каждом пикселе 6 элемент 11 фотоэлектрического преобразования подключен к схеме 3 вывода сигнала через линию смещения 12, которая является общей для всех пикселей. Таким образом, постоянное напряжение смещения подается со схемы 3 вывода сигнала на элемент 11 фотоэлектрического преобразования. Кроме того, для каждого пикселя 6 обеспечены две линии затвора 13a и 13b, которые являются общими для каждой строки матрицы. При этом электрод затвора TFT 21 подключен к схеме 2 сканирования через линию 13a затвора и соответствующую из ИС 4 (не показана), и электрод затвора TFT 23 подключен к схеме 2 сканирования через линию 13b затвора и соответствующую из ИС 4 (не показана). Таким образом, схема 2 сканирования управляет операциями (отпирания/запирания) TFT 21 и 23 (22). Кроме того, для каждого пикселя 6 обеспечены две дорожки считывания сигнала (сигнальные лини) 14a и 14b, которые являются общими для каждого столбца матрицы. При этом электрод истока или стока TFT 21 подключен к схеме 3 вывода сигнала через сигнальную линию 14a и соответствующую ИС 5, и электрод истока или стока TFT 22 подключен к схеме 3 вывода сигнала через сигнальную линию 14b и соответствующую ИС 5. Таким образом, в каждом пикселе 6 любая из сигнальных линий 14a и 14b свободно выбирается при считывании с него сигнала.

Согласно фиг.2 и 3, каждая ИС 5 включает в себя усилитель 15a и TFT 24 и 25, которые образуют схему считывания сигнала, и усилитель (операционный усилитель) 15b и TFT 26 и 27, которые образуют схему считывания сигнала. Усилитель 15a и TFT 24 и 25 подключены к сигнальной линии 14a, и усилитель 15b и TFT 26 и 27 подключены к сигнальной линии 14b. При этом один вход усилителя 15a подключен к сигнальной линии 14a, и другой его вход подключен к источнику питания 16. Кроме того, к усилителю 15a подключена схема 17 переключения коэффициента усиления, включающая в себя конденсаторы Cf₁, Cf₂ и Cf₃, что позволяет переключать коэффициент усиления усилителя 15a посредством комбинации конденсаторов Cf₁, Cf₂ и Cf₃. Кроме того, TFT 28 подключен к выходу усилителя 15a, и TFT 29 подключен к выходу усилителя 15b, что позволяет выводить сигнал.

На фиг.4 показан схематический вид в разрезе элемента 11 фотоэлектрического преобразования и TFT 21 в устройстве считывания изображения излучения.

Элемент 11 фотоэлектрического преобразования и TFT 21 имеют следующую структуру.

Прежде всего далее будет описана структура TFT 21.

Прежде всего, на подложке 201 сформирован слой 202 электрода, который становится электродом затвора, и изолирующий слой 203 нанесен на подложку 201, покрывая слой 202 электрода. Шаблон полупроводникового слоя 204, выполненного из кремния и т.п., сформирован на изолирующем слое 203. Ионы примеси имплантированы с высокой концентрацией в обе стороны полупроводникового слоя 204 для формирования пары слоев 205 и 206 диффузии примеси, которые становятся истоком и стоком. Шаблоны слоев 207 и 208 электрода, которые становятся электродами истока и стока, сформированы в виде шаблонов для присоединения к слоям 205 и 206 диффузии примеси, соответственно, тем самым образуя структуру TFT 21.

Теперь опишем элемент 11 фотоэлектрического преобразования.

Изолирующий слой 209 нанесен поверх всей поверхности, включая верхние поверхности слоев 202, 207 и 208 электрода. Шаблон полупроводникового слоя 210, выполненного из кремния и т.п., сформирован на изолирующем слое 209 так, чтобы прилегать к TFT 21. Полупроводниковый слой 211 n⁺-типа, который становится высоко концентрированной примесной областью n-типа, сформирован на поверхностном слое полупроводникового слоя 210. Шаблон линии 12 смещения сформирован на полупроводниковом слое 211 n⁺-типа. Шаблон слоя 212 электрода сформирован на полупроводниковом слое 211 n⁺-типа, включая верхние поверхности линии 12 смещения для присоединения к линии 12 смещения. Кроме того, пассивирующий слой 213 нанесен на всю поверхность, включая слой 212 электрода и изолирующий слой 209 на стороне TFT 21. Кроме того, адгезивный слой 214, имеющий плоскую поверхность, сформирован для покрытия пассивирующего слоя 213, и на адгезивном слое 214 сформирован слой 215 фосфора в качестве элемента преобразования длины волны, тем самым образуя элемент 11 фотоэлектрического преобразования. Заметим, что между пассивирующем слоем 213 и адгезивным слоем 214 может быть сформирован органический пассивирующий слой, выполненный из PI и т.п.

Теперь рассмотрим шумы, генерируемые в устройстве считывания изображения излучения согласно этому варианту осуществления.

Шумы, генерируемые, когда усиление электрического заряда не осуществляется в пикселе 6 в зависимости от шума kTC1, теплового шума сигнальной линии 14a, шума паразитной емкости сигнальной линии 14a и шума усилителя 15a (включая схему переключения коэффициента усиления 17). С другой стороны, шумы, которые генерируются, когда усиление электрического заряда осуществляется в пикселе 6 с использованием TFT 22 в качестве схемы истокового повторителя, зависят от шума kTC1 и шума схемы истокового повторителя. При этом шум схемы истокового повторителя имеет очень низкий уровень. Таким образом, более высокая чувствительность (отношение С/Ш) получается, когда усиление электрического заряда осуществляется в пикселе 6 с использованием схемы истокового повторителя, в отличие от случая, когда усиление электрического заряда не осуществляется в пикселе 6.

Затем, в устройстве считывания изображения излучения согласно этому варианту осуществления осуществляется переключение сигнальной линии в соответствии с чувствительностью, необходимой для каждого режима фотографирования для получения рентгенограммы. Таким образом, любая из сигнальных линий 14a и 14b свободно выбирается в каждом пикселе 6 при считывании сигнала. Сигнальная линия 14a выбирается для режима фотографирования, предусматривающего высокую дозу облучения рентгеновскими лучами, например фотографирования неподвижного изображения или неразрушающего обследования человеческого тела, и усиление электрического заряда не осуществляется в пикселе. С другой стороны, сигнальная линия 14b выбирается для режима фотографирования, предусматривающего низкую дозу облучения рентгеновскими лучами, например фотографирования движущегося изображения человеческого тела, и усиление электрического заряда осуществляется в пикселе с использованием схемы истокового повторителя.

Теперь опишем конкретный способ фотографирования, применяемый при выборе каждой сигнальной линии.

(1) Режим фотографирования, предусматривающий высокую дозу облучения рентгеновскими лучами, например фотографирование неподвижного изображения или неразрушающее обследование.

В этом случае сигнальная линия 14a выбирается согласно описанному ниже, и усиление электрического заряда не осуществляется в пикселе 6, и выходной сигнал пикселя 6 считывается через сигнальную линию 14a. Здесь емкость элемента 11 фотоэлектрического преобразования обозначается C₁, паразитная емкость сигнальной линии 14a обозначается C₂, и емкость, определенная емкостями конденсаторов Cf₁, Cf₂ и Cf₃ усилителя 15a, обозначается Cf.

Сначала TFT 23, 26, 27 и 29, обеспеченные на стороне сигнальной линии 14b, все заперты.

Рентгеновские лучи, направленные на предмет для облучения, ослабляются при прохождении через предмет, для преобразования по длине волны в видимый свет слоем 215 фосфора в качестве элемента преобразования длины волны, показанного на фиг.4. Затем результирующий видимый свет направляют на элемент 11 фотоэлектрического преобразования для преобразования в электрические заряды Q.

Затем TFT 21 и 25, которые подключены к сигнальной линии 14a, оба отпираются для установления 1/Cf-кратного коэффициента усиления в усилителе 15a. В результате выходное напряжение Vout выражается как Vout=-Q/Cf. Затем TFT 28, обеспеченный на стороне сигнальной линии 14a, отпирается, что позволяет считывать выходной сигнал из схемы 3 вывода сигнала на внешнее устройство. После считывания выходного сигнала TFT 24, подключенный к сигнальной линии 14a, отпирается для удаления электрических зарядов, все еще остающихся в элементе 11 фотоэлектрического преобразования. При этом в усилителе 15a коэффициент усиления можно переключать посредством комбинации конденсаторов Cf₁-Cf₃.

(2) Режим фотографирования, предусматривающий низкую дозу облучения рентгеновскими лучами, например фотографирование движущегося изображения человеческого тела.

В этом случае сигнальная линия 14b выбирается согласно описанному ниже, и усиление электрического заряда осуществляется в пикселе 6 для считывания выходного сигнала пикселя 6 через сигнальную линию 14b. Здесь пороговое напряжение TFT 22 в качестве схемы истокового повторителя обозначается Vth.

Сначала TFT 21, 24, 25 и 28, которые обеспечены на стороне сигнальной линии 14a, все заперты, тогда как TFT 23, подключенный к сигнальной линии 14a, отперт.

Аналогично случаю фотографирования неподвижного изображения, рентгеновские лучи, направленные на предмет для облучения, ослабляются при прохождении через предмет для преобразования по длине волны в видимый свет слоем 215 фосфора в качестве элемента преобразования длины волны, показанного на фиг.4. Затем результирующий видимый свет направляют на элемент 11 фотоэлектрического преобразования для преобразования в электрические заряды. Результирующие электрические заряды обуславливают флуктуацию электрического потенциала Vin в соответствии с количеством света, падающего на элемент 11 фотоэлектрического преобразования, на электроде затвора TFT 22. После отпирания TFT 22 электрический потенциал в точке С становится (Vin-Vth) вследствие этой флуктуации электрического потенциала Vin. В этом случае, например если пороговое напряжение Vth достаточно мало, то сигнал, полученный в точке С, становится сигналом напряжения, который, по существу, равен сигналу напряжения Vin.

TFT 27 и 29, обеспеченные на стороне сигнальной линии 14b, отпираются, благодаря чему вышеупомянутый сигнал напряжения считывается со схемы 3 вывода сигнала на внешнее устройство через усилитель 15b. После считывания этого сигнала напряжения TFT 26, подключенный к сигнальной линии 14b, отпирается для удаления электрических зарядов, все еще остающихся в элементе 11 фотоэлектрического преобразования.

Следует отметить, что, согласно этому варианту осуществления изобретения, при удалении электрических зарядов, все еще остающихся в элементе 11 фотоэлектрического преобразования, используется TFT 24 или 26. Однако, как и в известном уровне техники, может изменяться электрический потенциал линии 12 смещения или может изменяться напряжение источника 16 питания.

Как описано выше, согласно этому варианту осуществления, реализовано недорогое и высокопроизводительное устройство считывания изображения излучения, которое способно свободно переключать чувствительность в соответствии с ситуацией и объектом фотографирования для гибкого реагирования на эти условия, т.е. способно осуществлять как фотографирование неподвижного изображения, так и фотографирование движущегося изображения, которые, например, значительно отличаются друг от друга дозой облучения рентгеновскими лучами, а также отличаются чувствительностью, необходимой для удовлетворения этого требования.

Следует отметить, что, согласно этому варианту осуществления, в качестве элемента 11 фотоэлектрического преобразования приспособлен элемент фотоэлектрического преобразования типа МДП (металл-диэлектрик-полупроводник), и даже когда в качестве элемента фотоэлектрического преобразования приспособлен элемент типа PIN, можно получить такие же эффекты. Кроме того, в этом варианте осуществления изобретения, было проиллюстрировано устройство считывания изображения излучения непрямого типа, в котором излучение преобразуется в видимый свет в слое 215 фосфора, и результирующий видимый свет преобразуется в электрические заряды в элементе 11 фотоэлектрического преобразования. Однако, даже когда настоящее изобретение применяется к устройству считывания изображения излучения прямого типа, используя такой материал как аморфный селен, в котором излучение может напрямую преобразовываться в электрические заряды, можно получить такие же эффекты.

МОДИФИКАЦИЯ

В этом варианте осуществления изобретения показана конфигурация, в которой схема 2 сканирования и схема 3 вывода сигнала располагаются только рядом с одной из сторон подложки 1 датчика, соответственно. Однако, согласно фиг.5, схема 2 сканирования и схема 3 вывода сигнала также могут располагаться в двух местах на противоположных сторонах подложки 1 датчика, соответственно. В этом случае эффект увеличения скорости запуска и т.д. обеспечивается помимо эффектов вышеописанного первого варианта осуществления. Поэтому можно реализовать более высококачественное устройство считывания изображения излучения.

ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Теперь опишем устройство считывания изображения излучения, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Устройство считывания изображения излучения согласно этому варианту осуществления имеет примерно такую же конфигурацию, как устройство считывания изображения излучения согласно первому варианту осуществления, но отличается тем, что ИС схемы вывода сигнала слегка отличаются по конфигурации от ИС схемы вывода сигнала согласно первому варианту осуществления.

На фиг.6 показана эквивалентная принципиальная схема устройства считывания изображения излучения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, и на фиг.7 показана эквивалентная принципиальная схема одного пикселя и схема считывания сигнала в этом устройстве считывания изображения излучения. Следует отметить, что составные элементы и т.п., соответствующие тем, которые присутствуют в первом варианте осуществления, обозначены такими же позициями.

ИС 31 схемы 3 вывода сигнала этого устройства считывания изображения излучения, аналогично случаю ИС 5 первого варианта осуществления, подключена к пикселю 6 через сигнальные линии 14a и 14b. Однако, в отличие от первого варианта осуществления изобретения, ИС 31 не имеет усилителя 15b, и сигнальные линии 14a и 14b подключены к общему усилителю 15a.

Таким образом, ИС 31, TFT 24 и 25 подключены к сигнальной линии 14a, и TFT 26 и 27 подключены к сигнальной линии 14b. Кроме того, сигнальные линии 14a и 14b соединены друг с другом через TFT 32 для подключения ко входу усилителя 15a, и источник 16 питания подключен к другому входу усилителя 15a. Кроме того, схема 17 переключения коэффициента усиления, имеющая конденсаторы Cf₁, Cf₂ и Cf₃, подключена к усилителю 15a.

Ниже будет приведено описание конкретного способа фотографирования, применяемого при выборе каждой сигнальной линии в этом устройстве считывания изображения излучения.

(1) Режим фотографирования, предусматривающий высокую дозу облучения рентгеновскими лучами, например фотографирование неподвижного изображения или неразрушающее обследование.

В этом случае сигнальная линия 14a выбирается согласно описанному ниже, и усиление электрического заряда не осуществляется в пикселе 6, и выходной сигнал пикселя 6 считывается через сигнальную линию 14a. Здесь емкость элемента 11 фотоэлектрического преобразования обозначается C₁, паразитная емкость сигнальной линии 14a обозначается C₂, и емкость, определенная конденсаторами Cf₁, Cf₂ и Cf₃ элемента 11 фотоэлектрического преобразования, обозначается Cf.

Сначала TFT 23, 26, 27 и 32, предусмотренные на стороне сигнальной линии 14b, все заперты.

Рентгеновские лучи, направленные на предмет для облучения, ослабляются при прохождении через предмет для преобразования по длине волны в видимый свет слоем 215 фосфора в качестве элемента преобразования длины волны, показанного на фиг.4. Затем результирующий видимый свет направляют на элемент 11 фотоэлектрического преобразования для пр