Устройство формирования изображения, система формирования изображения, способ управления данными устройством и системой и программа

Устройство формирования изображения, система формирования изображения, способ управления данными устройством и системой и программа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения, к системе формирования изображения, к способу управления данными устройством и системой и к программе. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения с помощью излучения и к системе формирования изображения с помощью излучения, которые могут использоваться при фиксации неподвижных и движущихся изображений, таких как фотографии, и при записи фильмов, таких как рентгеноскопия, при медицинской диагностике, к способу управления данными устройством и системой и к программе.

Описание соотнесенного уровня техники

В последние годы устройства формирования изображения с помощью излучения, которые используют детекторы с плоской панелью (в дальнейшем сокращено как FPD), изготовленные из полупроводниковых материалов, стали практически использоваться в качестве устройств фиксации изображений, используемых в медицинской диагностике изображений и неразрушающих тестах с использованием рентгеновских лучей. Такие устройства формирования изображения с помощью излучения используются в качестве цифровых устройств формирования изображения для захвата неподвижных изображений, таких как фотографии, и для записи фильмов, таких как рентгеноскопия, например, при медицинской диагностике изображений.

Методики инициализации преобразующих элементов, которые включают в себя пиксели в FPD, с помощью использования переключающих элементов, отличающихся от переключающих элементов, предназначенных для вывода сигналов, обсуждаются в таком устройстве формирования изображения с помощью излучения, которое раскрыто в публикации патентной заявки США №2010/0046711.

В методике, раскрытой в публикации заявки на патент США №2010/0046711, компоненту изменения напряжения, вызванному появлением сигнала запуска, требуется время, зависящее от сопротивления линии запуска и емкости поперечного сечения до того, как компонент изменения напряжения установится в определенное значение. Кроме того, когда в качестве переключающего элемента вывода используется транзистор, имеющий управляющий контакт (затвор) и два основных контакта (исток и сток), компоненту изменения напряжения также требуется время, зависящее от сопротивления линии запуска и емкости между затвором и истоком (Cgs), прежде чем компонент изменения напряжения установится в определенное значение. Соответственно, необходимо ждать определенное время, пока компонент изменения напряжения установится в определенное значение, после того как закончена операция вывода, прежде чем операция выборки и хранения будет выполнена. Так как задержка на это определенное время происходит в каждой строке, необходимо ждать это определенное время 1000 раз, чтобы получить сигнал изображения, соответствующий одному изображению, например, из блока преобразования 1000 строк на 1000 столбцов. Однако в случае, когда необходимо сокращать время до вывода сигнала изображения, например при записи фильмов (рентгеноскопия), требуемую частоту кадров нельзя обеспечивать, если операцию выборки и хранения не выполняют в пределах времени, когда компонент изменения напряжения находится в установленном состоянии. Так как в указанном выше случае операцию выборки и хранения выполняют в пределах времени, когда компонент изменения напряжения устанавливается, электрический сигнал, который выводят и сохраняют, подвергается влиянию изменения напряжения, увеличивая количество шумового компонента, таким образом уменьшая отношение сигнал-шум (отношение С/Ш) сигнала изображения, зафиксированного устройством формирования изображения. Следовательно, трудно уменьшать время (время кадра), необходимое для считывания сигнала изображения, например, во время которого обеспечивают запись фильма с частотой кадров 30 кадров в секунду, не уменьшая отношение С/Ш.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает устройство формирования изображения, которое может получать сигнал изображения, имеющий превосходное отношение С/Ш, достигая желаемого времени кадра.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения устройство формирования изображения включает в себя блок преобразования, включающий в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который выполняет операцию вывода, находясь в проводящем состоянии, для вывода электрического сигнала, основываясь на электрическом заряде преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который выполняет операцию инициализации, находясь в проводящем состоянии, для инициализации преобразующего элемента, и который обеспечивают отдельно от переключающего элемента вывода; схему запуска вывода, которая управляет операцией построчного вывода; схему запуска инициализации, которая управляет операцией построчной инициализации; схему считывания, которая включает в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, и которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала, предназначенную для временного хранения электрического сигнала, считываемого через тракт передачи, и операцию сброса, предназначенную для сброса напряжения тракта передачи; и блок управления, который управляет схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания для выполнения завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после завершения операции сброса, начала операции выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, начала операции сброса и операции инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала и завершения операции сброса после завершения операции инициализации.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения способ управления устройством формирования изображения, которое включает в себя блок преобразования, который включает в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который выполняет операцию вывода, находясь в проводящем состоянии, для вывода электрического сигнала, основываясь на электрическом заряде преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который выполняет операцию инициализации, находясь в проводящем состоянии, для инициализации преобразующего элемента, и который обеспечивают отдельно от переключающего элемента вывода, и схему считывания, которая включает в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, и которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала, предназначенную для временного хранения электрического сигнала, считываемого через тракт передачи, и операцию сброса, предназначенную для сброса напряжения тракта передачи, которая включает в себя этапы завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после завершения операции сброса; начала операции выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки; начала операции сброса и операции инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала и завершения операции сброса после завершения операции инициализации.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения считываемый компьютером носитель записи включает в себя программу, которая побуждает компьютер управлять устройством формирования изображения, которое включает в себя блок преобразования, который включает в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который выполняет операцию вывода, находясь в проводящем состоянии, для вывода электрического сигнала, основываясь на электрическом заряде преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который выполняет операцию инициализации, находясь в проводящем состоянии, для инициализации преобразующего элемента, и который обеспечивают отдельно от переключающего элемента вывода, и схему считывания, которая включает в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, и которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала, предназначенную для временного хранения электрического сигнала, считываемого через тракт передачи, и операцию сброса, предназначенную для сброса напряжения тракта передачи. Программа побуждает компьютер выполнять этапы завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после завершения операции сброса; начала операции выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки; начала операции сброса и операции инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала; и завершения операции сброса после завершения операции инициализации.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения устройство формирования изображения включает в себя блок преобразования, включающий в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который включает в себя два электрода, и он преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который электрически подключают к одному электроду преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который электрически подключают к другому электроду преобразующего элемента и к переключающему элементу вывода; схему запуска вывода, электрически подключенную к управляющим контактам множества переключающих элементов вывода в каждой строке матрицы; схему запуска инициализации, электрически подключенную к управляющим контактам множества переключающих элементов инициализации в каждой строке матрицы; схему считывания, включающую в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, переключатель выборки сигнала, электрически подключенный к тракту передачи, и переключатель сброса, сбрасывающий напряжение тракта передачи; и блок управления, который управляет схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания для прекращения проводимости переключающих элементов вывода определенной строки и установки в проводящее состояние переключающих элементов вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после прекращения проводимости переключателя сброса, установки в проводящее состояние переключателя выборки сигнала после прекращения проводимости переключающих элементов вывода определенной строки и установки в проводящее состояние переключающих элементов вывода другой строки, установки в проводящее состояние переключателя сброса и установки в проводящее состояние переключающих элементов инициализации после прекращения проводимости переключателя выборки сигнала, и прекращения проводимости переключателя сброса после прекращения проводимости переключающих элементов инициализации.

Согласно настоящему изобретению можно обеспечивать устройство формирования изображения, которое может получать сигнал изображения, имеющий превосходное отношение С/Ш, обеспечивая необходимое время кадра.

Дополнительные особенности настоящего изобретения будут очевидны из последующего описания примерных вариантов осуществления в отношении прилагаемых чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - примерная концептуальная блок-схема устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2A и 2B примерные концептуальные эквивалентные принципиальные схемы устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3A-3C показывают примеры структуры и операции одного пикселя согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - временная диаграмма устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - другая временная диаграмма устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - примерная концептуальная схема системы формирования изображения, которая использует устройство формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны в отношении прилагаемых чертежей.

Фиг.1 - примерная концептуальная блок-схема устройства 100 формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 100 формирования изображения включает в себя блок 101 преобразования, который включает в себя множество пикселей, каждый преобразовывает излучение или свет в аналоговый электрический сигнал, и схемы 102a и 102b запуска, которые запускают блок 101 преобразования. Пиксели упорядочивают в матрице. В настоящем варианте осуществления настоящего изобретения блок 101 преобразования включает в себя для удобства пиксели восемь строк на восемь столбцов, и эти пиксели делят на первую группу 101a пикселей и на вторую группу 101b пикселей, каждая включает в себя набор пикселей четырех столбцов. Сигнал пикселя, который является аналоговым электрическим сигналом, выводимым от каждого пикселя в первой группе 101a пикселей, считывают с помощью соответствующей первой схемы 103a считывания. Сигнал 113 пикселя, который является аналоговым электрическим сигналом, выводимым из первой схемы 103a считывания, преобразовывают в цифровые данные 114 с помощью соответствующего первого аналого-цифрового (А/Ц) преобразователя 104a. Точно так же аналоговый электрический сигнал, выводимый от каждого пикселя во второй группе 101b пикселей, считывают с помощью соответствующей второй схемы 103b считывания и преобразовывают в цифровые данные с помощью соответствующего второго А/Ц преобразователя 104b. Цифровые данные от каждого из первого А/Ц преобразователя 104a и второго А/Ц преобразователя 104b подвергают описанной ниже обработке сигналов, цифровой обработке мультиплексирования, коррекции смещения и т.д. в процессоре 105 цифровой обработки данных, и цифровые данные, являющиеся результатом обработки, выводят как цифровой сигнал 115 изображения. Блок 106 обработки сигналов включает в себя компонент 103 схемы считывания, включающий в себя первую схему 103a считывания и вторую схему 103b считывания, компонент 104 А/Ц преобразователя, включающий в себя первый А/Ц преобразователь 104a и второй А/Ц преобразователь 104b, и процессор 105 цифровой обработки данных. Устройство 100 формирования изображения также включает в себя блок 107 питания, применяющий напряжения смещения к компонентам в блоке 106 обработки сигналов. Блок 107 питания применяет эталонные напряжения Vref₁ и Vref₂ к компоненту 103 схемы считывания и применяет эталонное напряжение Vref₃ к компоненту 104 А/Ц преобразователя. Устройство 100 формирования изображения дополнительно включает в себя блок 108 управления, который управляет по меньшей мере одним из блока 106 обработки сигналов и блока 107 питания. Блок 108 управления доставляет управляющий сигнал 118 на блок 107 питания. Блок 108 управления доставляет управляющие сигналы 116, 117 и 120 к компоненту 103 схемы считывания. Блок 108 управления доставляет сигналы 119a и 119b управления запуском на схему 102a запуска и схему 102b запуска соответственно. Схема 102a запуска и схема 102b запуска доставляют управляющие сигналы 111a и 111b к блоку 101 преобразования на основе сигнала 119a управления запуском и сигнала 119b управления запуском соответственно.

Фиг.2A - примерная концептуальная схема устройства формирования изображения, которая включает в себя концептуальную эквивалентную принципиальную схему устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Одинаковые позиционные обозначения используются на фиг.2A для идентификации одинаковых компонентов, описанных выше в отношении фиг.1. Подробное описание компонентов, описанных со ссылкой на фиг.1, опущено в данной работе, чтобы избежать ненужного дублирования. Блок 101 преобразования включает в себя множество пикселей 201, упорядоченных в матрице. Пиксели 201 восемь на восемь, которые формируют матрицу восемь строк на восемь столбцов, упорядочивают на фиг.2A для удобства. Каждый из пикселей 201 включает в себя преобразующий элемент S, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода T, который выводит электрический сигнал, соответствующий электрическому заряду, и переключающий элемент инициализации R, который инициирует электрический заряд, накапливаемый в преобразующем элементе S. Фотоэлектрический преобразующий элемент со структурой металл - диэлектрик - полупроводник (MIS) или PIN, который располагают на изолирующей подложке, такой как стеклянная подложка, и который главным образом изготовлен из аморфного кремниевого материала, может использоваться в качестве преобразующего элемента S, который преобразовывает свет в электрический заряд. Непрямой преобразующий элемент, обеспечиваемый с помощью преобразователя длины волны на стороне падения излучения указанного выше фотоэлектрического преобразующего элемента, или прямой преобразующий элемент, непосредственно преобразующий излучение в электрический заряд, могут использоваться в качестве преобразующего элемента S, который преобразовывает излучение в электрический заряд. Преобразователь длины волны преобразовывает излучение в свет в пределах диапазона волн, который может быть обнаружен фотоэлектрическим преобразующим элементом. Транзистор, включающий в себя управляющий контакт и два основных контакта, может использоваться в качестве переключающего элемента вывода T и переключающего элемента инициализации R. Тонкопленочный транзистор (TFT) может использоваться в случае, когда каждый пиксель включает в себя фотоэлектрический преобразующий элемент на изолирующей подложке. Один электрод (первый электрод) преобразующего элемента S электрически подключают к одному из двух основных контактов переключающего элемента вывода T и к одному из двух основных контактов переключающего элемента инициализации R. Другой электрод (второй электрод) преобразующего элемента S электрически подключают к источнику питания смещения VS через общую линию смещения датчика VS. Другой контакт из двух основных контактов переключающего элемента инициализации R электрически подключают к источнику питания инициализации Vref через общую линию. Переключающий элемент инициализации R выполняет операцию инициализации, чтобы привести преобразующий элемент S близко к состоянию инициализации, и он не требуется, чтобы полностью инициализировать электрический заряд преобразующего элемента S. Источник питания инициализации Vref доставляет на первый электрод преобразующего элемента S напряжение для установки преобразующего элемента S в состояние, в котором операцию инициализации можно выполнять.

Управляющие контакты переключающих элементов вывода T множества пикселей в направлении строки, например переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈, обычно электрически подключают к линии запуска GT₁. Сигнал запуска для управления проводящим состоянием переключающих элементов вывода T доставляют от схемы 102a запуска вывода через линию запуска для каждой строки. Точно так же управляющие контакты переключающих элементов инициализации R множества пикселей в направлении строки, например переключающих элементов инициализации R₁₁-R₁₈, обычно электрически подключают к линии запуска GR₁. Сигнал запуска для управления проводящим состоянием переключающих элементов инициализации R доставляют от схемы 102b запуска инициализации через линию запуска для каждой строки.

Другой контакт из двух основных контактов каждого из переключающих элементов вывода T множества пикселей в направлении столбца, например переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈, электрически подключают к линии сигнала Sig₁ в первом столбце. В то время, когда переключающие элементы вывода T₁₁-T₁₈ находятся в проводящем состоянии, электрический сигнал, соответствующий электрическому заряду преобразующего элемента S, доставляют к компоненту 103 схемы считывания через линию сигнала. Электрические сигналы, выводимые из множества пикселей в блоке 101 преобразования, доставляют параллельно к компоненту 103 схемы считывания через множество линий сигнала Sig₁-Sig₈ в направлении столбца. Согласно настоящему варианту осуществления блок 101 преобразования делится на первую группу 101a пикселей и вторую группу 101b пикселей, каждая из которых имеет набор пикселей в четырех столбцах. Аналоговый электрический сигнал, выводимый из первой группы 101a пикселей, считывают параллельно с помощью соответствующей первой схемы 103a считывания в компоненте 103 схемы считывания, а аналоговый электрический сигнал, выводимый из второй группы 101b пикселей, считывают параллельно с помощью соответствующей второй схемы 103b считывания в компоненте 103 схемы считывания.

Первая схема 103a считывания включает в себя первый компонент 202a схемы усилителя, который усиливает электрические сигналы, выводимые параллельно из первой группы 101a пикселей, и первый компонент 203a схемы выборки и хранения, который временно хранит электрические сигналы от первого компонента 202a схемы усилителя. Вторая схема 103b считывания так же включает в себя второй компонент 202b схемы усилителя и второй компонент 203b схемы выборки и хранения. Кроме того, первая схема 103a считывания включает в себя первый мультиплексор 204a, который последовательно выводит электрические сигналы, считываемые параллельно от первого компонента 203a схемы выборки и хранения, как последовательный сигнал изображения, и вторая схема 103b считывания включает в себя второй мультиплексор 204b, который последовательно выводит электрические сигналы, считываемые параллельно из второго компонента 203b схемы выборки и хранения, как последовательный сигнал изображения. Кроме того, первая схема 103a считывания и вторая схема 103b считывания включают в себя первый дифференциальный усилитель 205a и второй дифференциальный усилитель 205b соответственно, которые являются выходными буферами, которые выполняют преобразование полного сопротивления в сигналы изображения для вывода сигналов изображения, подвергнутых преобразованию полного сопротивления. Электрические сигналы от пикселей доставляют к первому дифференциальному усилителю 205a или второму дифференциальному усилителю 205b через буфер сигнала SFS. Шумовые составляющие доставляют к первому дифференциальному усилителю 205a или второму дифференциальному усилителю 205b через буфер шума SFN. Электрические сигналы и шумовые составляющие от пикселей, которые доставляют к первому дифференциальному усилителю 205a, подвергают вычитанию и электрические сигналы и шумовые составляющие, подвергнутые вычитанию, доставляют к первому А/Ц преобразователю 104a. Точно так же электрические сигналы и шумовые составляющие от пикселей, которые доставляют к второму дифференциальному усилителю 205b, подвергают вычитанию и электрические сигналы и шумовые составляющие, подвергнутые вычитанию, доставляют к второму А/Ц преобразователю 104b. Эталонное напряжение Vref₃ доставляют от блока 107 питания на первый А/Ц преобразователь 104a и второй А/Ц преобразователь 104b. Эталонное напряжение Vref₂ доставляют от блока 107 питания к затвору буфера сигнала SFS каждой из первой схемы 103a считывания и второй схемы 103b считывания через переключатель сброса SRS в определенное время. Эталонное напряжение Vref₂ доставляют от блока 107 питания к затвору буфера шума SFN каждой из первой схемы 103a считывания и второй схемы 103b считывания через переключатель сброса SRN в определенное время. Другими словами, переключатель сброса SR сбрасывает вход в дифференциальный усилитель в определенное время в ответ на эталонное напряжение Vref₂, доставляемое к затвору буфера SF в определенное время.

Блок 108 управления доставляет управляющий сигнал 116 к первому компоненту 202a схемы усилителя и второму компоненту 202b схемы усилителя. Блок 108 управления доставляет управляющий сигнал 117a к переключателям сброса SRS и SRN и доставляет управляющий сигнал 117b первому мультиплексору 204a и второму мультиплексору 204b. Блок 108 управления доставляет управляющие сигналы 120s, 120n и 120oe к первому компоненту 203a схемы выборки и хранения и второму компоненту 203b схемы выборки и хранения. Блок 108 управления доставляет управляющий сигнал 129 на первый А/Ц преобразователь 104a и второй А/Ц преобразователь 104b и доставляет управляющий сигнал 130 к процессору 105 цифровой обработки данных.

Фиг.2В - примерная эквивалентная диаграмма схемы, подробно описывающая первую схему 103a считывания. Первый компонент 202a схемы усилителя включает в себя схему усилителя, включающую в себя операционный усилитель A, который усиливает электрические сигналы (сигналы пикселей), считываемые из пикселей, и выводит усиленные электрические сигналы (сигналы пикселей), накапливающий конденсатор Cf и переключатель сброса RC, который сбрасывает накапливающий конденсатор Cf для каждой линии сигнала. Электрический сигнал, который выводят, доставляют к входному инвертирующему контакту операционного усилителя A и усиленный электрический сигнал выводят от его выходного контакта. Эталонное напряжение Vref₁ доставляют от блока 107 питания на входной неинвертирующий контакт операционного усилителя A. Накапливающий конденсатор Cf размещают между входным инвертирующим контактом и выходным контактом операционного усилителя A и переключатель сброса RC подключают параллельно с накапливающим конденсатором Cf. Первый компонент 203a схемы выборки и хранения включает в себя схему выборки и хранения сигнала нечетной строки, схему выборки и хранения сигнала четной строки, схему выборки и хранения шума нечетной строки и схему выборки и хранения шума четной строки для каждой схемы усилителя. Схема выборки и хранения сигнала нечетной строки включает в себя переключатель выборки SHOS, который выбирает электрические сигналы от пикселей нечетной строки, и конденсатор выборки Chos, который хранит сигналы пикселей нечетных строк. Схема выборки и хранения сигнала четной строки включает в себя переключатель выборки SHES, который выбирает электрические сигналы от пикселей четной строки, и конденсатор выборки Ches, который хранит сигналы пикселей четной строки. Схема выборки и хранения шума нечетной строки включает в себя переключатель выборки SHON, который выбирает шумовые составляющие в тракте передачи, таком как операционный усилитель, перед выборкой сигналов пикселей нечетных строк, и конденсатор выборки Chon, который хранит шумовые сигналы. Схема выборки и хранения шума четной строки включает в себя переключатель выборки SHEN, который выбирает шумовые составляющие в тракте передачи, таком как операционный усилитель, перед выборкой сигналов пикселей четной строки, и конденсатор выборки Chen, который хранит шумовые сигналы. Первый мультиплексор 204a включает в себя переключатель MSOS, соответствующий схеме выборки и хранения сигнала нечетной строки, переключатель MSES, соответствующий схеме выборки и хранения сигнала четной строки, переключатель MSON, соответствующий схеме выборки и хранения шума нечетной строки, и переключатель MSEN, соответствующий схеме выборки и хранения шума четной строки для каждой схемы усилителя. Последовательный выбор переключателей побуждает выполнение операции преобразования параллельных сигналов пикселей и параллельных сигналов шумовых составляющих в последовательные сигналы. Последовательные сигналы, являющиеся результатом преобразования, доставляют к первому А/Ц преобразователю 104a через первый дифференциальный усилитель 205a и последовательно преобразовывают в цифровые данные в первом А/Ц преобразователе 104a.

Далее будут описаны структура и работа одного пикселя, включающего в себя преобразующий элемент S, переключающий элемент вывода T и переключающий элемент инициализации R, в блоке 101 преобразования. В настоящем варианте осуществления фотоэлектрический преобразующий элемент MIS используется в качестве преобразующего элемента S, и операцию инициализации можно выполнять, чтобы разрешить операцию преобразования. Фиг.3A - примерное представление поперечного сечения одного пикселя. Каждый из переключающего элемента вывода T и переключающего элемента инициализации R имеет структуру TFT, в которой слой 302 электрода затвора (управляющего контакта), изолирующий слой 303, полупроводниковый слой 304, примесный полупроводниковый слой 305, слой 306 электрода стока и слой 307 электрода истока наносят на изолирующую подложку 301, изготовленную из стекла или аналогичного материала. Каждый из переключающего элемента вывода T и переключающего элемента инициализации R покрыты межслойным изолирующим слоем 308, изготовленным из органической смолы. Преобразующий элемент S располагают над переключающим элементом вывода T и переключающим элементом инициализации R, причем межслойный изолирующий слой 308 находится между ними. Преобразующий элемент S имеет структуру, в которой слой 310 первого электрода, изолирующий слой 311, беспримесный полупроводниковый слой 312, примесный полупроводниковый слой 313 и слой 314 второго электрода наносят слоями. Изолирующие слои 303 и 311 можно формировать, например, из пленки аморфного нитрида кремния. Полупроводниковый слой 304 и беспримесный полупроводниковый слой 312 можно формировать, например, из слоя аморфного кремния. Примесные полупроводниковые слои 305 и 313 можно формировать, например, из слоя аморфного n-кремния. Слой 310 первого электрода преобразующего элемента S, слой 306 электрода истока переключающего элемента вывода T и слой 306 электрода стока переключающего элемента инициализации R подключают, например, через проводящий участок 309. Преобразующий элемент S, переключающий элемент вывода T и переключающий элемент инициализации R полностью покрывают защитным слоем 315, например, сформированным из пленки аморфного нитрида кремния или изготовленным из органической смолы. Преобразователь 316 длины волны, изготовленный из йодида цезия (CsI), обеспечивают над защитным слоем 315.

Работа одного пикселя, показанного на фиг.3A, будет теперь описана в отношении схематической эквивалентной принципиальной схемы одного пикселя на фиг.3В и временной диаграммы каждого пикселя на фиг.3C.

Обращаясь к фиг.3В, слой 314 второго электрода преобразующего элемента S подключают к источнику питания смещения Vs. Источник питания смещения Vs доставляет напряжение к слою 314 второго электрода преобразующего элемента S для установки преобразующего элемента S в состояние, в котором можно выполнять операцию преобразования. Источник питания инициализации Vref подключают к истоку 307b переключающего элемента инициализации R. Источник питания инициализации доставляет напряжение Vref к слою 310 первого электрода преобразующего элемента S для удаления носителей заряда, или электронов, или «дырок», накопленных в элементе преобразования S, от беспримесного полупроводникового слоя 312 преобразующего элемента S. Исток 307a переключающего элемента вывода T подключают к входу схемы 320 усилителя, имеющего функцию сброса. Схема 320 усилителя соответствует схеме усилителя, описанной выше в отношении фиг.28. Затвор 302a переключающего элемента вывода T подключают к схеме 102a запуска вывода, которая управляет переключающим элементом вывода T. Затвор 302b переключающего элемента инициализации R подключают к схеме 102b запуска инициализации, которая управляет переключающим элементом инициализации R.

Один пиксель работает с распределением времени, показанным на фиг.3C. Преобразующий элемент S одного пикселя в настоящем варианте осуществления характеризуется выполнением двух операций: операции преобразования и операции инициализации. Сначала будет описана операция преобразования. Как показано в период a на фиг.3C, напряжение слоя 314 второго электрода преобразующего элемента S устанавливают в «Vs». Напряжение слоя 310 первого электрода устанавливают в эталонное напряжение схемы 320 усилителя. В данном случае «Vs» - положительное напряжение выше эталонного напряжения схемы 320 усилителя. Переключающий элемент вывода T и переключающий элемент инициализации R находятся в непроводящем состоянии. При падении света или рентгеновских лучей на преобразующий элемент S в этом состоянии электрический заряд, возникающий в беспримесном полупроводниковом слое 312, направляют с помощью электрического поля на каждый электрод. В частности, электроны движутся в сторону слоя 314 второго электрода, а «дырки» движутся в сторону слоя 310 первого электрода, накапливаясь на границе раздела между беспримесным полупроводниковым слоем 312 и изолирующим слоем 311. Напряжение слоя 310 первого электрода увеличивается из-за «дырок», накопленных на пограничной поверхности изолирующего слоя 311. Увеличивающееся напряжение доставляют к схеме 320 усилителя, устанавливая переключающий элемент вывода T в проводящее состояние, как показано в период b на фиг.3C. Напротив, при падении большего количества света или рентгеновских лучей на преобразующий элемент S в операции преобразования электрическое поле, применяемое к беспримесному полупроводниковому слою 312, уменьшается из-за накопленных «дырок». В результате электрические заряды, возникающие в беспримесном полупроводниковом слое 312, воссоединяются и не выводятся к каждому электроду. Другими словами, операцию преобразования запрещают. Выполнение описанной ниже операции инициализации в этом состоянии вызывает повторное применение электрического поля к беспримесному полупроводниковому слою 312 для разрешения выполнения операции преобразования.

Далее будет описана операция инициализации. В период c на фиг.3C переключающий элемент вывода T и переключающий элемент инициализации R находятся в проводящем состоянии, и переключатель сброса RC схемы усилителя 320 находится в проводящем состоянии для сброса тракта передачи. Соответственно, когда переключающий элемент вывода T имеет в открытом состоянии то же самое сопротивление, как сопротивление переключающего элемента инициализации R, поверхность слоя 310 первого электрода преобразующего элемента S устанавливают в напряжение, которое находится между «Vref» и эталонным напряжением схемы усилителя. В данном случае «Vref» - положительное напряжение, которое выше эталонного напряжения схемы усилителя 320 и ниже «Vs». Положительное напряжение в этой операции инициализации применяют к слою 310 первого электрода по сравнению со слоем 310 первого электрода в операции преобразования. Соответственно, по меньшей мере часть «дырок», накопленных в операции преобразования на границе раздела между беспримесным полупроводниковым слоем 312 и изолирующим слоем 311, приходит на поверхность слоя 314 второго электрода и исчезает из-за ввода электронов от слоя 314 второго электрода. Затем, как показано в период d на фиг.3C, переключающий элемент инициализации R устанавливают в непроводящее состояние, в то время как сохраняют проводящее состояние переключающего элемента вывода T и переключателя сброса RC, и восстановление напряжения слоя 310 первого электрода в эталонное напряжение схемы усилителя позволяет выполнять операцию преобразования. Преобразующий элемент S может повторять операцию преобразования и операцию инициализации, показанные в периоды от a до d на фиг.3C, для непрерывного выполнения данной операции.

Пример работы устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет теперь описан