Устройство формирования изображений методом излучения, способ управления для него и машиночитаемый носитель, хранящий программу осуществления способа

Устройство формирования изображений методом излучения, способ управления для него и машиночитаемый носитель, хранящий программу осуществления способа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображений методом излучения, которое должно быть предпочтительно использовано для диагностики при медицинском обслуживании и промышленном неразрушающем контроле, и способу управления для него. В случае настоящего изобретения предполагается, что электромагнитные волны, такие как рентгеновские лучи и γ-лучи, и α-лучи, и β-лучи включены в излучение.

Уровень техники

В последние годы используется на практике и распространено в соответствии с развитием полупроводниковой технологии устройство цифрового формирования рентгеновских изображений для выполнения формирования изображений посредством использования преобразователя, такого как фотоэлектрический преобразователь, для преобразования света в электрический сигнал и тем самым использования излучения, такого как рентгеновский луч.

Поскольку устройство цифрового формирования рентгеновских изображений имеет чувствительность и качество изображений, превосходящие чувствительность и качество изображений традиционного устройства пленочного формирования изображений, возможно формирование изображений при меньшей дозе и улучшении диагностируемости. Кроме того, поскольку изображение сохраняется как цифровые данные, имеются преимущества в том, что изображение может быть сформировано в изображение, которое может быть дополнительно диагностировано, и изображение может легко контролироваться посредством выполнения различной обработки изображений после формирования изображений. Более того, посредством эффективного использования преимуществ цифровых данных и использования тем самым сети для того, чтобы передавать данные изображений, можно сделать диагностику по изображениям в больнице эффективной и удаленную диагностику эффективной либо реализовать новые услуги медицинского обслуживания.

Посредством использования устройства цифрового формирования рентгеновских изображений, имеющего эти преимущества, можно предоставлять услуги медицинского обслуживания лучше по качеству, чем в случае традиционного устройства формирования рентгеновских изображений, например, с улучшением точности диагностики, делая диагностику эффективной, или развитием до новых услуг медицинского обслуживания.

Вышеуказанное устройство цифрового формирования рентгеновских изображений раскрыто, например, в Патенте (США) номер 6965111.

В качестве элемента фотоэлектрического преобразования, используемого для пиксела датчика двумерных областей устройства формирования рентгеновских изображений, раскрытого в Патенте (США) номер 6965111, в основном используется элемент преобразования MIS-типа, такой как элемент фотоэлектрического преобразования типа MIS (металл-диэлектрик-полупроводник), а в качестве переключающего устройства в основном используется TFT (тонкопленочный транзистор). Датчик двумерных областей, используя элемент фотоэлектрического преобразования MIS-типа, выполняет операцию инициализации элемента фотоэлектрического преобразования MIS-типа, упоминаемую как операция восстановления, раскрытую в Патенте (США) номер 6075256.

Сущность изобретения

Тем не менее, состояние, в котором операция восстановления является неэффективной, имеется в элементе фотоэлектрического преобразования MIS-типа. Более того, поскольку это состояние присутствует, возникает изменение чувствительности. Как результат, не получается стабильного качества изображения.

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставить устройство формирования изображений, способное к ограничению изменения качества изображений вследствие изменения чувствительности элемента фотоэлектрического преобразования, и способ управления для него.

Согласно настоящему изобретению можно ограничить изменение чувствительности элемента преобразования. Следовательно, можно ограничить колебание или некомфортное чувство яркости изображения и получить изображение, имеющее высокое качество изображения.

Дополнительные признаки настоящего изобретения должны стать очевидными из последующего описания примерных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

фиг.1 - это вид в разрезе, показывающий структуру пиксела, использующего элемент фотоэлектрического преобразования MIS-типа;

фиг.2A - это диаграмма энергетических уровней для пояснения режима фотоэлектрического преобразования элемента фотоэлектрического преобразования MIS-типа, фиг.2B - это диаграмма энергетических уровней для пояснения режима насыщения элемента фотоэлектрического преобразования MIS-типа, а фиг.2C - это диаграмма энергетических уровней для пояснения режима восстановления элемента фотоэлектрического преобразования MIS-типа;

фиг.3 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию одного пиксела двумерного датчика устройства формирования рентгеновских изображений;

фиг.4 - это временная диаграмма, показывающая изменения потенциалов точек A и B в пикселе, показанном на фиг.3;

фиг.5 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию одного пиксела двумерного датчика устройства формирования изображений методом излучения (устройства формирования рентгеновских изображений) первого варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - это временная диаграмма, показывающая изменения потенциалов точек C и D в пикселе, показанном на фиг.5;

фиг.7 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию двумерного датчика, в котором девять пикселов размещены как матрица;

фиг.8 - это иллюстрация, показывающая конфигурацию устройства формирования рентгеновских изображений, использующего двумерный датчик, показанный на фиг.7;

фиг.9 - это временная диаграмма, иллюстрирующая функционирование двумерного датчика 801 первого варианта осуществления;

фиг.10 - это блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ возбуждения двумерного датчика 801 первого варианта осуществления;

фиг.11 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию одного пиксела двумерного датчика устройства формирования изображений методом излучения (устройства формирования рентгеновских изображений) второго варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.12 - это временная диаграмма, показывающая изменения потенциалов точек E и F в пикселе, показанном на фиг.11;

фиг.13 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию двумерного датчика, в котором девять пикселов, показанных на фиг.11, размещены как матрица, и ее периферийных схем;

фиг.14 - это временная диаграмма, иллюстрирующая функционирование двумерного датчика 1002 второго варианта осуществления;

фиг.15A - это временная диаграмма, иллюстрирующая пример взаимосвязи между возбуждением и выходным сигналом двумерного датчика, когда свет испускается;

фиг.15B - это временная диаграмма, иллюстрирующая другой пример взаимосвязи между возбуждением и выходным сигналом двумерного датчика, когда свет испускается;

фиг.15C - это временная диаграмма, иллюстрирующая другой пример взаимосвязи между возбуждением и выходным сигналом двумерного датчика, когда свет испускается;

фиг.15D - это временная диаграмма, иллюстрирующая еще один другой пример взаимосвязи между возбуждением и выходным сигналом двумерного датчика, когда свет испускается;

фиг.16 - это иллюстрация, показывающая пример варианта осуществления устройства формирования рентгеновских изображений варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.17 - это иллюстрация, показывающая другой пример варианта осуществления устройства формирования рентгеновских изображений варианта осуществления настоящего изобретения;

фиг.18 - это иллюстрация, показывающая пример устройства поверхностной эмиссии; и

фиг.19 - это схематичное представление, иллюстрирующее конфигурацию системы формирования рентгеновских изображений.

Осуществление изобретения

Далее описан вариант осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Во-первых, структура пиксела, использующего элемент фотоэлектрического преобразования MIS-типа, описана посредством ссылки на фиг.1. TFT 216 сформирован на стеклянной подложке 201. Кроме того, затворная шина 220, изолирующая пленка 202 затвора, канальный слой 203, слой 204 N⁺ аморфного кремния, электрод 205 стока и электрод 206 истока сформированы на TFT 216. Более того, сигнальная шина 219 для передачи электрического сигнала, выводимого из TFT 216, в схему усиления сигналов, соединена с электродом 206 истока.

Элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа, выступающий в качестве элемента преобразования MIS-типа, также сформирован на стеклянной подложке. Более того, нижний слой 207 электродов датчика, изолирующий слой 208, слой 209 фотоэлектрического преобразования, слой 210 аморфного кремния N⁺, прозрачный электрод 211 и шина 218 напряжения смещения датчика сформированы на элементе 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа. Напряжение предоставляется из прозрачного электрода 211 и шины 218 напряжения смещения датчика в слой 209 фотоэлектрического преобразования. Слой 210 аморфного кремния N⁺ имеет омический контакт со слоем 209 фотоэлектрического преобразования и прозрачным электродом 211, который является слоем для блокировки имплантации положительных дырок из шины 218 напряжения смещения датчика.

Более того, сформированы защитный слой 212 для защиты элемента 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа и TFT 216 от влажности и посторонних веществ, люминофор 214 для преобразования излучения в свет, связующий слой 213 для приклеивания люминофора 214 к защитному слою 212 и защитный слой 215 люминофора. Защитный слой 215 люминофора защищает люминофор 214 от влажности и т.п.

В таком случае принцип работы элемента фотоэлектрического преобразования MIS-типа описывается посредством ссылки на схему энергетических уровней элемента фотоэлектрического преобразования MIS-типа, показанную на фиг.2A-2C.

В случае режима фотоэлектрического преобразования, показанного на фиг.2A, положительное напряжение применяется к шине 218 напряжения смещения датчика элемента 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа и накапливаются положительные дырки. В режиме фотоэлектрического преобразования, когда свет 301 испускается в слой 209 фотоэлектрического преобразования, положительная дырка 303 и электрон 302 формируются посредством фотоэлектрического эффекта слоя 209 фотоэлектрического преобразования. Затем положительная дырка 303 перемещается в границу раздела между изолирующим слоем 208 и слоем 209 фотоэлектрического преобразования посредством электрического поля, и электрон 302 перемещается на сторону слоя 210 аморфного кремния N⁺. В этом случае, поскольку положительная дырка 303 не может проходить через изолирующий слой 208, она накапливается на границе раздела между слоем 209 фотоэлектрического преобразования и изолирующим слоем 208. Когда положительная дырка 303 накапливается, напряжение, пропорциональное дозе света 301 или времени, формируется в элементе 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа и потенциал нижнего слоя 207 электродов понижается.

Когда TFT 216 включается в вышеописанном состоянии, ток протекает через нижний слой 207 электродов и можно получить сигнал изображения посредством обнаружения тока.

Тем не менее, когда определенное число положительных дырок 303 накоплено, состояние насыщения, показанное на фиг.2B, реализуется. Т.е. напряжение, обусловленное положительными дырками 303, накопленными на границе раздела между слоем 209 фотоэлектрического преобразования и изолирующим слоем 208, становится равным напряжению, применяемому к элементу 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа, и электрическое поле не формируется в слое 209 фотоэлектрического преобразования. В этом состоянии положительная дырка 303, сформированная в слое 209 фотоэлектрического преобразования, не может переместиться к границе раздела между слоем 209 фотоэлектрического преобразования и изолирующим слоем 208, и положительная дырка 303 рекомбинируется с электроном 302 и исчезает.Следовательно, напряжение, пропорциональное дозе света 301 или времени, не формируется. Затем, поскольку напряжение, пропорциональное дозе света 301 или времени, не формируется в насыщенном элементе 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа, чувствительность понижается и обычное изображение рентгеновских лучей не может быть получено.

Т.е. чувствительность света элемента 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа зависит от напряжения, применяемого к слою 209 фотоэлектрического преобразования. Положительная дырка 303, сформированная посредством фотоэлектрического эффекта, перемещается посредством электрического поля, применяемого к слою 209 фотоэлектрического преобразования, и достигает границы раздела между слоем 209 фотоэлектрического преобразования и изолирующим слоем 208. Когда это время не становится короче времени существования положительной дырки 303, определенного качеством пленки слоя 209 фотоэлектрического преобразования, положительная дырка 303 не может достигать границы раздела между слоем 209 фотоэлектрического преобразования и изолирующим слоем 208, и она исчезает. Следовательно, невозможно извлечь положительную дырку 303 в качестве электрического сигнала. Поэтому для того, чтобы безопасно извлечь положительную дырку 303, сформированную посредством фотоэлектрического эффекта, необходимо увеличить скорость перемещения положительной дырки 303, т.е. применить достаточное напряжение к слою 209 фотоэлектрического преобразования.

Чтобы снова вернуть элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа к состоянию режима фотоэлектрического преобразования, показанному на фиг.2A, необходимо задать напряжение шины 218 напряжения смещения датчика равным напряжению, ниже напряжения состояния на фиг.2B, и удалить положительную дырку 303, накопленную в границе раздела между слоем 209 фотоэлектрического преобразования и изолирующим слоем 208.

Посредством выполнения вышеуказанной операции реализуется режим восстановления, показанный на фиг.2C, и можно заново накапливать положительные дырки 303 в режиме фотоэлектрического преобразования посредством удаленного числа положительных дырок 303. Следовательно, посредством задания смещения датчика, которое должно быть предоставлено во время операции восстановления, равным меньшему значению, можно, чтобы датчик не переходил легко в состояние насыщения, даже если больше света испускается. Кроме того, можно поддерживать напряжение, применяемое к слою 209 фотоэлектрического преобразования, постоянным посредством данной операции восстановления до испускания света. Следовательно, в состоянии, в котором операция восстановления эффективна, чувствительности не изменяются.

Тем не менее, сразу после того как режим восстановления изменяется на режим фотоэлектрического преобразования, протекает ток вследствие электронов, имплантированных в элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа в режиме восстановления. Поэтому темновой ток (ток, возникающий без воздействия света) временно возрастает. Кроме того, число электронов, имплантированных в слой 209 фотоэлектрического преобразования, возрастает, поскольку смещение датчика во время восстановления снижается. Следовательно, напряжение смещения датчика в режиме восстановления и режиме фотоэлектрического преобразования выбирается с учетом динамического диапазона, требуемого для устройства формирования рентгеновских изображений, и темнового тока.

Затем в случае вышеописанного элемента фотоэлектрического преобразования MIS-типа состояние, в котором операция восстановления является неэффективной, описано ниже. Фиг.3 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию одного пиксела двумерного датчика (блока датчиков) в устройстве формирования изображения с помощью рентгеновских лучей.

Как описано выше, один пиксел включает в себя TFT 216 и элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа. Кроме того, затворная шина 220 соединена с затвором TFT 216, а сигнальная шина 219 соединена с электродом 206 истока TFT 216. Помимо этого, шина 218 напряжения смещения датчика для применения напряжения, требуемого для того, чтобы выполнять фотоэлектрическое преобразование и обновление, соединена с элементом 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа. Сигнальная шина 219, затворная шина 220 и шина 218 напряжения смещения датчика совместно используются посредством множества пикселов, составляющих двумерный датчик.

Затворная шина 220 соединена с вертикальной возбуждающей схемой 105, и напряжение для выборочного включения/отключения TFT 216 подается из вертикальной возбуждающей схемы 105. Шина 218 напряжения смещения датчика соединена с источником 402 питания датчика. Источник 402 питания датчика включает в себя источник питания Vs для фотоэлектрического преобразования и источник питания Vref, требуемый для восстановления датчика, при этом выходы источников питания могут быть необязательно изменены посредством сигнала управления VSC. Сигнальная шина 219 соединяет электрод 206 истока TFT 216 и вход схемы усиления сигналов, составленный посредством использования усилителя 401 с интеграцией тока. Усилитель 401 преобразует сигнал тока, соответствующий электрическим зарядам, передаваемым из TFT 216, накопленным в элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа, в сигнал напряжения и усиливает сигнал. Ток, входящий в усилитель 401, накапливается в интегрирующем конденсаторе Cf, чтобы выводить напряжения, пропорциональные напряжениям, формируемые на обоих концах интегрирующего конденсатора Cf.

При считывании электрических зарядов, накопленных в элементе 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа, обязательно необходимо сбрасывать электрические заряды, накопленные посредством тока смещения усилителя 401. Интегрирующий конденсатор Cf сбрасывается посредством включения переключателя SW после интегрирующего конденсатора Cf в соответствии с сигналом управления RC.

Фиг.4 - это временная диаграмма, показывающая изменения напряжений точек A и B в пикселе, показанном на фиг.3. Фиг.3 показывает напряжение (Va-Vb), применяемое к слою 209 фотоэлектрического преобразования, вместе с потенциалом Va точки A и потенциалом Vb точки B при повторении испускания с рентгеновскими лучами и восстановления от момента сразу после включения источника питания. В последующем описании операции TFT 216 опущены. Тем не менее, TFT 216 управляется синхронно с обновлением или считыванием. Более того, когда источник питания включается, предполагается, что TFT 216 регулярно включается/выключается.

Чтобы изменить состояние остановки работы на возможное состояние формирования изображений, подача напряжения начинается из источника 402 питания датчика, источника питания Vcom и источника питания Vss. В этом случае потенциал Va становится равным напряжению Vs. Тем не менее, потенциал Vb показывается посредством следования числовой формуле 1 при допущении емкости слоя 209 фотоэлектрического преобразования как Ci, емкости изолирующего слоя 208 как C_SiN и опорного источника питания усилителя 401 как Vr.

(Числовая формула 1)

Потенциал Vb возрастает вследствие накопления сформированных электрических зарядов, поскольку когда рентгеновские лучи излучаются, фотоэлектрический эффект возникает за счет света люминофора для испускания света посредством принимающего рентгеновского луча. Кроме того, в режиме восстановления (состоянии, при котором напряжение Vref подается в шину 218 напряжения смещения датчика), поскольку напряжение Va изменено с Vs на Vref, напряжение Va уменьшается на напряжение AV, показанное посредством следующей числовой формулы 2.

(Числовая формула 2)

В периоде α Vv<Vref, поскольку полоса элемента фотоэлектрического преобразования MIS-типа имеет полосу такую же, как в случае режима фотоэлектрического преобразования, элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа не обновляется.

Следовательно, когда излучение рентгеновских лучей повторяется, электрические заряды накапливаются на границе раздела между слоем 209 фотоэлектрического преобразования и изолирующим слоем 208, и потенциал Vb возрастает. Затем в периоде β, в котором Vb становится равным или большим Vref во время восстановления, обновление демонстрирует эффект. Т.е. эффект восстановления сначала показывается посредством применения подхода состояния элемента 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа к состоянию насыщения.

Таким образом, в периоде α напряжение (Va-Vb), применяемое к слою 209 фотоэлектрического преобразования, медленно снижается, поскольку электрические заряды, формируемые посредством фотоэлектрического эффекта, накапливаются. Следовательно, в периоде α чувствительность элемента 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа медленно уменьшается каждый раз, когда выполняется формирование изображения. Далее, при визуализации множества листов в периоде α возникает проблема в том, что контрастность изображения медленно уменьшается вследствие уменьшения чувствительности каждый раз, когда выполняется формирование изображения, или возникает проблема в том, что изменяется чувствительность между датчиком, имеющим большую дозу света, и датчиком, имеющим меньшую дозу света, и возникает проблема в том, что появляется некомфортное ощущение в изображении при последнем формировании изображения. Более того, при непрерывном формировании изображения, как в случае динамического изображения, яркость всего изображения медленно уменьшается с начала формирования изображения. Как результат, когда есть некомфортное ощущение изображения в устройстве формирования рентгеновских изображений, используемом для диагностики или работы, эффективность диагностики A снижается либо выполняется ошибочная диагностика, и некомфортное ощущение изображения прерывает работу медиума в случае, когда работа осуществляется посредством прозрачного изображения.

Тем не менее, в периоде β, можно сохранять потенциал Vb до излучения рентгеновских лучей постоянным, поскольку обновление эффективно. Т.е. можно поддерживать напряжение, применяемое к слою 209 фотоэлектрического преобразования, постоянным посредством восстановления, выполняемого непосредственно перед формированием изображения, и стабилизировать чувствительность.

Чтобы уменьшить период α, в котором чувствительность колеблется, используется способ снижения напряжения Vref. Посредством снижения напряжения Vref величина восстановления увеличивается, и обновление является эффективным, даже когда небольшое число электрических зарядов накоплено. Следовательно, можно укоротить период α.

Тем не менее, при снижении напряжения Vref величина имплантации электронов из шины 218 напряжения смещения датчика в слой 209 фотоэлектрического преобразования возрастает в режиме восстановления. Поэтому известно, что темновой ток после восстановления увеличивается либо колебание характеристики темнового тока каждый пиксел увеличивается. Следовательно, это не предпочтительный способ для того, чтобы понижать напряжение Vref.

Более того, способ постоянного применения напряжения к пикселу так, чтобы сохранять период β, рассматривается. При постоянном применении напряжения к элементу 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа ухудшение характеристики ускоряется. Следовательно, это не является предпочтительным касательно надежности устройства. Фактически традиционное устройство цифрового формирования рентгеновских изображений ограничивает ухудшение характеристики двумерного датчика 103 посредством прекращения подачи напряжения в шину 218 напряжения смещения датчика, источник питания Vcom и источник питания Vss, когда формирование изображения не выполняется, и подачи напряжения в двумерный датчик 103.

Таким образом, в случае устройства цифрового формирования изображения с помощью рентгеновских лучей, использующего датчик (блок датчиков) двумерных областей, имеющий элемент преобразования MIS-типа, трудно ограничить снижение чувствительности посредством контроля или регулирования напряжения, которое должно быть применено к двумерному датчику. Автор настоящего изобретения и др. обнаружили вышеуказанную проблему.

Как результат убедительного повторения исследования, чтобы разрешить вышеуказанную проблему в свете вышеозначенной ситуации, автор настоящего изобретения и др. достигают следующих различных режимов работы.

(Первый вариант осуществления)

Сначала первый вариант осуществления настоящего изобретения описывается ниже. Фиг.5 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию одного пиксела двумерного датчика (блока датчиков) в устройстве формирования изображений методом излучения (устройстве формирования рентгеновских изображений) первого варианта осуществления настоящего изобретения. На фиг.5 компонент, снабженный таким же символом, что и символ на фиг.1, 3 и т.п., - это устройство или схема, имеющая такую функцию, и ее описание опущено.

Этот вариант осуществления снабжен источником 601 света, источником 603 питания для понуждения источника 601 света испускать свет и переключателем 605 в качестве средства перевода элемента 217 фотоэлектронного преобразования MIS-типа в состояние насыщения до выполнения формирования рентгеновских изображений. В качестве источника 601 света можно использовать источник света, допускающий разрядку света, имеющего длину волны, которая может быть обнаружена посредством слоя 209 фотоэлектрического преобразования, выступающего в качестве слоя преобразования элемента преобразования MIS-типа, с необязательным распределением по времени. Например, когда элемент фотоэлектрического преобразования MIS-типа, использующий аморфный кремний, применяется в качестве элемента преобразования MIS-типа, можно использовать устройство, в котором размещено множество LED или трубок с холодным катодом, устройство, в котором световодная пластина и LED или трубка с холодным катодом комбинированы, либо EL-устройство. Следует отметить, что свет, имеющий длину волны, которая может быть обнаружена посредством элемента фотоэлектрического преобразования MIS-типа, также может включать в себя такое излучение, как инфракрасные лучи и ультрафиолетовые лучи и т.п., отличный от видимого света.

Более того, предусмотрена схема 604 управления для управления источником 601 света и источником 119 рентгеновских лучей. Т.е. схема 604 управления может управлять испусканием света/отсутствием испускания света источника 601 света или управлять облучением рентгеновских лучей из источника 119 рентгеновских лучей. Например, испускание света посредством источника 601 света управляется посредством схемы 604 управления так, что свет испускается только в течение заранее определенного требуемого времени. В этом случае предпочтительно, чтобы схема 604 управления задавала схему 604 управления так, чтобы она не могла облучать источник 119 рентгеновских лучей, и рентгеновские лучи не излучались ошибочно.

Далее функционирование одного пиксела, составленного так, как описано, поясняются посредством ссылки на фиг.6. Фиг.6 - это временная диаграмма, иллюстрирующая изменения напряжений точек C и D в пикселе, показанном на фиг.5. Фиг.6 иллюстрирует напряжение (Vc-Vd), применяемое к слою 209 фотоэлектрического преобразования, наряду с потенциалом Vc точки C и потенциалом Vd точки D при повторении излучения рентгеновских лучей и восстановления от момента сразу после включения источника питания.

Сначала состояние паузы, в котором напряжение не подается в двумерный датчик, изменяется на состояние формирования изображения для подачи напряжения в элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа и TFT 216. В этом состоянии, как описано выше, потенциал шины 218 напряжения смещения датчика становится равным Vs, а напряжение, применяемое посредством элемента 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа, показано посредством числовой формулы 1.

В этом состоянии свет испускается из источника 601 света на элемент 217 фотоэлектронного преобразования MIS-типа. Как результат, электрические заряды формируются в слое 209 фотоэлектрического преобразования, и напряжение, применяемое к слою 209 фотоэлектрического преобразования, снижается.

Испускание света из источника 601 света в этом случае выполняется до тех пор, пока элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа не перейдет полностью в состояние насыщения. Посредством этого постоянное напряжение всегда применяется к слою 209 фотоэлектрического преобразования посредством операции восстановления, и можно ограничивать изменение чувствительности при каждом формировании изображения.

Далее, когда элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа насыщается, испускание света из источника 601 света прекращается, и начинается формирование изображений рентгеновских лучей.

Предпочтительно регулировать количество света, излучаемого из источника 601 света, согласно напряжениям Vs и Vref, емкости слоя 209 фотоэлектрического преобразования и изолирующего слоя 208 и эффективности использования света. Более того, в случае возбуждения пиксела разрешается повторить операцию восстановления, операцию накопления и операцию считывания или повторить только операцию считывания. Кроме того, по меньшей мере, одноразовая операция восстановления необходима со времени, когда испускание света из источника 601 света завершено, до времени формирования рентгеновских изображений. Это обусловлено тем, что элемент фотоэлектрического преобразования насыщается, когда испускание света посредством источника 601 света завершено, достаточное изображение не может быть получено при непосредственном выполнении формирования рентгеновских изображений.

Помимо этого, разрешается продолжить интервал формирования изображений, как показано на фиг.6, или не продолжать интервал формирования изображений. Т.е. как описано на фиг.16C или 16D, который должен быть описан далее, при излучении света для того, чтобы предварительно насытить элемент фотоэлектрического преобразования, разрешается испускать свет прерывисто (как импульсы). Более того, разрешается выполнять формирование изображений, не излучая рентгеновские лучи между формированиями изображений рентгеновских лучей, и корректировать изображение рентгеновских лучей сразу перед использованием изображения.

Кроме того, после того как испускание достаточного света посредством источника 601 света завершено посредством сигнала управления схемы 604 управления, предпочтительно изменить отображение для передачи того, что рентгеновские лучи могут быть открыты для сотрудника. Более того, когда операции двумерного датчика отличаются перед началом формирования рентгеновских изображений и после начала формирования рентгеновских изображений, разрешается изменить возбуждение датчика в соответствии с сигналом схемы 604 управления.

Разрешается, чтобы схема 604 управления предоставлялась для компьютера 108 управления или программы/платы 110 управления традиционного устройства формирования рентгеновских изображений. Более того, разрешается реализовать функцию схемы 604 управления посредством комбинирования операций компьютера 108 управления и программы/платы 110 управления.

Далее двумерный датчик (блок датчиков), имеющий 9 вышеописанных пикселов (3×3 пиксела), и его периферийные схемы описываются ниже. Фиг.7 - это принципиальная схема, иллюстрирующая конфигурацию двумерного датчика, в котором девять пикселов, показанных на фиг.5, размещаются как матрица, и его периферийных схем. Более того, фиг.8 - это иллюстрация, показывающая конфигурацию устройства формирования рентгеновских изображений, использующего двумерный датчик, показанный на фиг.7.

Двумерный датчик (блок датчиков) 801, показанный на фиг.7, составляется, когда элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа (S11-S33) и тонкопленочный транзистор (TFT) 216 (T11-T33) размещаются как матрица 3x3. Элемент 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа (S11-S33) преобразует свет, излучаемый из люминофора, в электрический сигнал. Тонкопленочный транзистор 216 (T11-T33) выводит электрические заряды, накопленные в элементе 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа, с необязательным распределением по времени. Хотя не показан на фиг.7, люминофор 101 предусмотрен в элементе 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа, показанном на фиг.8. Люминофор 101 главным образом содержит Gd₂O₂S, Gd₂O₃ и/или CsI:T1.

Двумерный датчик 801 имеет усилители AMP1-AMP3, соответственно, снабженные емкостью Cf, для накопления электрических зарядов, выводимых из TFT 216, и соединяется со схемой 802 усиления сигналов для усиления сигнала. Сигнальные шины Sig1-Sig3 задаются между схемой 802 усиления сигналов и двумерным датчиком 801. Сигнальные шины Sig1-Sig3 соединяются с электродом стока TFT 216. Схема 802 усиления сигналов соединяется с опорным источником 807 питания усилителя, выступающим в качестве опорного источника питания для усилителей AMP1-AMP3. Более того, схема 802 усиления сигналов соединяется со схемой 803 выборки и хранения для хранения выходного напряжения схемы 802 усиления сигналов в течение необязательного периода и мультиплексором 804 для последовательного вывода сигналов, хранимых посредством схемы 803 выборки и хранения. Схема 803 выборки и хранения хранит электрический сигнал, выводимый из схемы 802 усиления сигналов, до тех пор пока схема 802 не выбирается посредством мультиплексора 804. Более того, схема 802 усиления сигналов соединяется с буферным усилителем 805 для вывода выходного сигнала мультиплексора 804 с низким импедансом и аналого-частотным преобразователем 806 для преобразования аналогового сигнала в цифровой сигнал. Схема 802 усиления сигналов, схема 803 выборки и хранения, мультиплексор 804 и буферный усилитель 805 включены в схему 809 обработки сигналов.

Помимо этого, двумерный датчик 801 соединяется с источником питания Vs, требуемым для фотоэлектрического преобразования, и источником 402 питания датчиков, снабженным источником питания Vref, для перевода элемента 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа в режим восстановления. Шина 218 напряжения смещения датчика соединена между слоем аморфного кремния N⁺ элемента 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа и источником 402 питания датчиков. Источник 402 питания датчиков и опорный источник 807 питания усилителя включены в малошумный источник 827 питания.

Более того, предусмотрена вертикальная возбуждающая схема 105 для возбуждения затворных шин Vg1-Vg3, соединенных с электродом затвора TFT 216 двумерного датчика 801. Вертикальная возбуждающая схема 105 соединяется с источником питания Vcom для включения TFT 216 и источником питания Vss для отключения TFT 216. Вертикальная возбуждающая схема 105 последовательно подает импульс напряжения, состоящий из напряжений Vcom и Vss, на три затворных шины Vg1-Vg3, в необязательное время.

Сигнальные шины Sig1-Sig3 и шина 218 напряжения смещения датчика совместно используются верхним и нижним пикселами, а затворные шины Vg1-Vg3 совместно используются правым и левым пикселами. Более того, предполагается, что схема 604 управления на фиг.6 включена в компьютер 808 управления.

Панель 124 управления, люминофор 101, двумерный датчик (блок датчиков) 103 и источник 601 света размещаются в огибающей 112 детектора с плоским экраном.

Далее посредством ссылки на фиг.10 и 11 описываются способы возбуждения и функционирование двумерного датчика 801, составленного так, как описано выше, и его периферийные схемы. Фиг.9 - это временная диаграмма, иллюстрирующая функционирование двумерного датчика 801 первого варианта осуществления, а фиг.10 - это блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ возбуждения двумерного датчика 801 первого варианта осуществления.

Перед тем как начинается формирование изображений, устройство формирования рентгеновских изображений поддерживается в состоянии паузы (этап S1801). В этом случае состояние паузы представляет состояние, в котором напряжение не прикладывается к элементу 217 фотоэлектрического преобразования MIS-типа и T