CN103126698B - 放射线检测器及包含其的放射线摄像成像装置和成像*** - Google Patents

放射线检测器及包含其的放射线摄像成像装置和成像*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了放射线检测器及包含其的放射线摄像成像装置和成像***，它们可以在保持放射线摄像图像的质量的同时检测照射的放射线。该放射线检测器具有：像素，其具有传感器部、TFT开关和放射线检测TFT开关，该传感器部根据从照射的放射线转换的光来产生电荷，该TFT开关向信号线输出从传感器部读出的电荷，该放射线检测TFT开关不连接到信号线；以及，放射线检测像素，其具有传感器部、TFT开关和放射线检测TFT开关，该放射线检测TFT开关连接到信号线并且向信号线输出从传感器部读出的电荷。放射线检测TFT开关连接到放射线检测扫描线，并且通过从放射线检测控制电路输出的扫描信号来控制接通/关断状态。

Description

放射线检测器及包含其的放射线摄像成像装置和成像***
技术领域
本发明涉及放射线检测器、放射线摄像成像装置和放射线摄像成像***。具体地说，本发明涉及用于成像放射线摄像图像的放射线检测器、放射线摄像成像装置和放射线摄像成像***。
背景技术
传统上已知在用于将放射线摄像图像成像用于医疗诊断等的目的的放射线摄像成像装置中使用的放射线检测器。该放射线检测器检测已经从放射线照射装置照射并且已经通过被摄体的放射线，并且捕获放射线摄像图像。该放射线检测器通过收集和读出根据照射的放射线而产生的电荷来执行放射线摄像图像的成像。
已知下述放射线检测器是这样的放射线检测器：该放射线检测器是从多个像素形成的，该多个像素的每一个具有传感器部和开关元件，该传感器部是由光电转换元件等形成，并且因为放射线或从放射线转换的光的照射而产生电荷，该开关元件读出在该传感器部产生的电荷。
已知一种用于在该放射线检测器处提供具有短路的开关元件的放射线检测像素以便执行诸如放射线的照射的开始等的根据放射线的照射的检测的技术（参见例如日本公开专利申请（JP-A）2011-174908）。
在这样的技术中，在放射线检测像素处，开关元件被短路。因此，读出电荷，而与这些开关元件的控制的状态（接通/关断状态）无关。例如，将与由短路的开关元件从放射线检测像素读出的电荷对应的电信号（电荷量）和预定的阈值作比较，并且如果超过该阈值，则确定放射线的照射已经开始。
如在JP-A2011-174908中公开的技术那样，当基于从放射线检测像素读出的电信号来执行根据放射线的照射的检测时，在布线电容上的差别在从放射线检测像素读出的电信号流过的信号线（即，放射线检测像素所连接到的信号线）（以下称为“检测线”）处和从普通（regular）的像素读出的电信号流过的信号线（即，放射线检测像素未连接到的信号线，并且从放射线检测像素读出的电信号不流过其中）（以下称为“普通线”）处极大。当执行放射线摄像图像的成像时，存在下述情况：其中，放射线检测像素所连接到的检测线的输出信号变差，并且在这些输出信号和普通线的输出信号之间产生大的差别。
当在检测线的输出信号和普通线的输出信号之间产生大的差别时，所捕获的放射线摄像图像的图像质量可能变差。
关于这一点，为了保持放射线摄像图像的图像质量的水平，将检测线看作有缺陷的线，并且基于周围的正常像素（普通像素）的信息来执行图像校正。然而，在线缺陷的图像校正中，以独特图案中产生校正伪影，并且可能变得难以保持放射线摄像图像的图像质量的水平。
发明内容
本发明提供了一种放射线检测器、放射线摄像成像装置和放射线摄像成像***，它们可以在保持放射线摄像图像的质量的同时执行根据放射线的照射的检测。
本发明的第一方面是一种放射线检测器，包括：多个第一像素，其包括第一传感器部和第一开关元件，所述第一传感器部根据照射的放射线来产生电荷，所述第一开关元件读出在所述第一传感器部处产生的所述电荷并且向信号线输出所述电荷；多个第二像素，其包括第二传感器部、第二开关元件和放射线检测开关元件，所述第二传感器部根据照射的放射线来产生电荷，所述第二开关元件读出在所述第二传感器部处产生的所述电荷并且向信号线输出所述电荷，所述放射线检测开关元件读出在所述第二传感器部处产生的所述电荷，并且向信号线输出所述电荷；多条扫描线，其由下述两个扫描线组的至少一个形成，一个扫描线组由所述第一开关元件的控制端子所连接到的并且切换所述第一开关元件的控制信号流过的扫描线和所述第二开关元件的控制端子所连接到的并且切换所述第二开关元件的控制信号流过的扫描线形成，另一个扫描线组是所述第一开关元件的所述控制端子和所述第二开关元件的所述控制端子所连接到的并且切换所述第一开关元件和所述第二开关元件的控制信号流过的扫描线组；以及，多条放射线检测扫描线，它们被设置在所述多条扫描线中的预定扫描线之间，并且所述放射线检测开关元件的控制端子连接到它们，并且，切换所述放射线检测开关元件的放射线检测控制信号流过它们。
在本发明的第二方面中，在上面的第一方面中，所述第一像素的每一个可以包括所述放射线检测开关元件，所述放射线检测开关元件的控制端子连接到所述放射线检测扫描线，并且所述放射线检测开关元件不连接到信号线。
在本发明的第三方面中，在上面的方面中，所述第一像素和所述第二像素可以被配置来具有跨过所述放射线检测扫描线的线对称的形状。
在本发明的第四方面中，在上面的方面中，所述多条放射线检测扫描线可以其每预定数量地连接到放射线检测控制电路，从所述放射线检测控制电路输出所述放射线检测控制信号。
本发明的第五方面是一种放射线摄像成像装置，所述放射线摄像成像装置包括：上面方面所述的放射线检测器；放射线检测控制电路，其向所述放射线检测器的所述放射线检测开关元件输出所述放射线检测控制信号；以及，检测部件，用于基于与从所述第二像素的所述放射线检测开关元件向所述信号线输出的电荷对应的电信号执行根据放射线的照射的预定检测。
在本发明的第六方面中，在上面的第五方面中，在其中通过检测部件来检测放射线的照射的开始的检测时间段期间，将所述第一开关元件和所述第二开关元件设置在关断状态中的控制信号可以流向所述扫描线，并且，将所述放射线检测开关元件设置在接通状态中的所述放射线检测控制信号可以流向所述放射线检测扫描线。
在本发明的第七方面中，在上面的第五和第六方面中，在所述检测时间段期间，通过使将所述第一开关元件和所述第二开关元件设置在接通状态中的控制信号流向所述扫描线，可以以预定周期重复将在所述第一像素和所述第二像素中累积的电荷复位的复位操作。
在本发明的第八方面中，在上面的第五至第七方面中，当所述第一开关元件和所述第二开关元件被设置在接通状态并且用于放射线摄像图像成像的电荷被从所述第一像素和所述第二像素输出到所述信号线时，所述放射线检测开关元件可以被设置在关断状态中。
本发明的第九方面是一种放射线摄像成像***，所述放射线摄像成像***包括：照射放射线的照射装置；以及，第五至第八方面的任何一项的放射线摄像成像装置，其检测从所述照射装置照射的放射线，并且获取与检测的放射线对应的放射线摄像图像。
根据如上的方面，本发明可以提供放射线检测器、放射线摄像成像装置和放射线摄像成像***，其可以在保持放射线摄像图像质量的同时，执行根据放射线的照射的检测。
附图说明
将基于下面的附图来详细描述本发明的示例性实施方式，其中：
图1是示出根据本示例性实施方式的放射线摄像成像***的示意配置的示意图；
图2是示出根据本示例性实施方式的放射线检测器的示意配置的示意图；
图3是示出根据本示例性实施方式的放射线检测器的配置的平面图；
图4是图3中示出的根据本示例性实施方式的放射线检测器的像素20A的沿着线A-A的截面图；
图5是图3中示出的根据本示例性实施方式的放射线检测器的像素20A的沿着线B-B的截面图；
图6是图3中示出的根据本示例性实施方式的放射线检测器的放射线检测像素20B的沿着线C-C的截面图；
图7是示出根据本示例性实施方式的放射线检测器的信号检测电路的示意配置的示意图；
图8是示意地示出根据本示例性实施方式的放射线摄像成像装置的、在将放射线摄像图像成像时的操作的流程的示意图；
图9是详细示出根据本示例性实施方式的放射线摄像成像装置的、在将放射线摄像图像成像时的操作的流程的时序图；
图10是详细示出根据本示例性实施方式的放射线摄像成像装置的、在将放射线摄像图像成像时的操作的流程的另一个示例的时序图；
图11是用于描述在根据本示例性实施方式的放射线摄像成像装置中执行根据每一个块的放射线的照射的检测的情况的说明图；
图12是用于描述在根据本示例性实施方式的放射线摄像成像装置中执行根据每一个块的放射线的照射的检测的情况的说明图；
图13是详细示出根据本示例性实施方式的放射线摄像成像装置的、在根据放射线的照射的检测（AEC）时的操作的流程的时序图；以及
图14是示出根据本示例性实施方式的放射线检测器的整体配置的另一个示例的图。
具体实施方式
以下参考附图描述本示例性实施方式的示例。
首先，描述根据本示例性实施方式的使用放射线检测器的放射线摄像成像***的示意配置。图1是本示例性实施方式的放射线摄像成像***的示例的示意图。
放射线摄像成像***200被配置来包括：放射线照射装置204，其向被摄体206上照射放射线（例如，X射线等）；放射线摄像成像装置100，其具有放射线检测器10，放射线检测器10检测已经从放射线照射装置204照射并且已经通过被摄体206的放射线；以及，控制装置202，其指令放射线摄像图像的成像，并且从放射线摄像成像装置100获取放射线摄像图像。已经从放射线照射装置204照射并且通过已经通过位于成像位置的被摄体206而承载图像信息的放射线，在基于控制装置202的控制的定时（atatiming）被照射在放射线摄像成像装置100上。
接下来描述本示例性实施方式的放射线摄像成像装置100的示意配置。在本示例性实施方式中，给出下述情况的说明：本发明被应用到间接转换型放射线检测器10，该间接转换型放射线检测器10将诸如X射线等的放射线转换为光一次，并且将转换的光转换为电荷。在本示例性实施方式中，放射线摄像成像装置100被配置来包括间接转换型放射线检测器10。注意，从图2省略了将放射线转换为光的闪烁体。
多个像素20以矩阵的形式被布置在放射线检测器10处。像素20被配置来包括：传感器部103，其接收光并且产生电荷并且累积所产生的电荷；TFT开关4，其是用于读出在传感器部103中累积的电荷的开关元件；以及，放射线检测TFT开关34，其用于根据放射线的照射的感测。在本示例性实施方式中，传感器部103因为被照射在其上的、由闪烁体转换的光而产生电荷。
多个像素20以矩阵的形式被布置在一个方向（以下也称为“扫描线方向”）上和与该一个方向相交的方向（以下也称为“信号线方向”）上。在图2中以简略的方式图示像素20的阵列，并且例如，在扫描线方向和信号线方向上布置1024×1024的像素20。
在本示例性实施方式中，预先在多个像素20中确定：放射线检测像素20B，其用于检测放射线的照射；以及，其他像素20A（主要是仅用于检测放射线并且产生由该放射线表达的图像的像素）。以下，注意，当一般地提及像素20A和放射线检测像素20B而不在其间区分时，它们被简称为像素20。
在基板1上并行地设置用于将TFT开关4接通和关断的多条扫描线101和用于将放射线检测TFT开关34接通和关断的多条放射线检测扫描线109（参见图4至图6）。而且，一方面，扫描线101和放射线检测扫描线109，并且另一方面，用于读出在传感器部103中累积的电荷的多条信号线3，被设置使得彼此相交。在本示例性实施方式中，为在一个方向上的各行像素提供信号线3之一，并且为在相交方向上的各行像素提供扫描线101之一。例如，在其中在扫描线方向和信号线方向上布置1024×1024的像素20的情况下，信号线3和扫描线101每种都存在1024条。
而且，如图2中所示，在扫描线101和扫描线101之间设置放射线检测扫描线109，并且，相邻行的像素20被配置使得跨过放射线检测扫描线109为线对称的。因此，在本示例性实施方式中，例如，在如上所述在行方向和列方向上布置1024×1024的像素20的情况下，存在1024/2=512条的放射线检测扫描线109。
向相应的放射线检测扫描线109输出用于将放射线检测TFT开关34接通和关断的扫描信号的放射线检测控制电路108连接到相应的放射线检测扫描线109。
注意，在本示例性实施方式中，每预定数量的放射线检测扫描线109集体地（collectively）连接（作为单条放射线检测扫描线109连接）到放射线检测控制电路108。在图2中所示的情况下，在扫描线101（G8）和扫描线101（G7）之间设置的放射线检测扫描线109与在扫描线101（G6）和扫描线101（G5）之间设置的放射线检测扫描线109作为放射线检测扫描线109（Ch1）连接到放射线检测控制电路108。类似地，在扫描线101（G4）和扫描线101（G3）之间设置的放射线检测扫描线109与在扫描线101（G2）和扫描线101（G1）之间设置的放射线检测扫描线109作为放射线检测扫描线109（Ch2）连接到放射线检测控制电路108。而且，虽然放射线检测像素20B仅被布置在相对于在图2中的放射线检测扫描线109的一侧处，但是放射线检测像素20B可以被布置在相对于放射线检测扫描线109的两侧处。在该情况下，检测灵敏度加倍。
而且，在放射线检测器10中，与相应的扫描线3并行地设置共用电极线25。传感器部103连接到共用电极线25，并且从偏置电源（未示出）经由共用电极线25向传感器部103施加偏压。
用于切换相应的TFT开关4的扫描信号流向扫描线101。相应的TFT开关4因为流向相应扫描线101的扫描信号而切换。而且，用于切换相应的放射线检测TFT开关34的扫描信号流向放射线检测扫描线109。相应的放射线检测TFT开关34因为流向相应的放射线检测扫描线109的扫描信号而切换。
与在相应的像素20中累积的电荷对应的电信号根据各个像素20的TFT开关4和放射线检测TFT开关34的切换状态来流向信号线3。更具体地，与累积的电荷对应的电信号因为连接到信号线3的TFT开关4和放射线检测TFT开关34的任何一个被接通而流向那条信号线3。
检测已经流出到相应的信号线3的电信号的信号检测电路105连接到相应的信号线3。而且，向相应的扫描线101输出用于将TFT开关4接通和关断的扫描信号的扫描信号控制电路104连接到相应的扫描线101。在图2中，以简略的方式，示出信号检测电路105和扫描信号控制电路104的每一个之一。然而，例如，提供了多个信号检测电路105和多个扫描信号控制电路104，并且，预定数量（例如，256）的信号线3或扫描线101连接到每一个信号检测电路105或扫描信号控制电路104。例如，在各提供1024条信号线3和扫描线101的情况下，提供四个扫描信号控制电路104，并且256条扫描线101连接到每一个扫描信号控制电路104，并且，也提供四个信号检测电路105，并且256个信号线3连接到每一个信号检测电路105。
对于信号线3的每一个，信号检测电路105在其中包含放大输入的电信号的放大电路（参见图7）。在信号检测电路105处，从相应的信号线输入的电信号被放大电路放大，并且，被ADC（模拟/数字转换器）转换为数字信号。
控制部106连接到信号检测电路105、扫描信号控制电路104和放射线检测扫描线109。控制部106对于在信号检测电路105处转换的数字信号执行诸如噪声去除等的预定处理，并且向信号检测电路105输出表达信号检测的定时（timing）的控制信号，并且向扫描信号控制电路104输出表达扫描信号的输出的定时的控制信号。
本示例性实施方式的控制部106被配置微计算机，并且包括CPU（中央处理单元）、ROM、RAM和由快闪存储器等形成的非易失性存储器。控制部106通过在CPU执行在ROM中存储的程序来执行用于将放射线摄像图像成像的控制。
在图3中示出用于示出根据本示例性实施方式的间接转换型放射线检测器10的配置的平面图。在图4中示出图3的像素20A的沿着线A-A的截面图。在图5中示出图3的像素20A的沿着线B-B的截面图。在图6中示出图3的放射线检测像素20B的沿着线C-C的截面图。
如图4和图5中所示，在放射线检测器10的像素20A处，在由无碱玻璃等形成的绝缘基板1上形成扫描线101（参见图3）和栅极电极2，并且，连接扫描线101和栅极电极2（参见图3）。通过使用Al或Cu或主要由Al或Cu形成的层积膜来形成在其处形成扫描线101和栅极电极2的布线层（以下，该布线层也被称为“第一布线层”）。然而，用于形成第一布线层的材料不限于这些。
在这个第一信号布线层上的整个表面上形成绝缘膜15。绝缘膜15的位于栅极电极2上的区域作为在TFT开关4处的栅极绝缘膜。绝缘膜15例如由SiNX等例如通过CVD（化学气相沉积）而形成。
在绝缘膜15上在栅极电极2上以岛的形状来形成半导体有源层8。半导体有源层8是TFT开关4的沟道部分，并且由例如非晶硅膜形成。
在这些的上层形成源极电极9和漏极电极13。与源极电极9和漏极电极13一起，在其中形成源极电极9和漏极电极13的布线层处形成信号线3。源极电极9连接到信号线3（参见图3）。通过使用Al或Cu或主要由Al或Cu形成的层积膜来形成其中形成源极电极9、漏极电极13和信号线3的布线层，但是不限于这些。在源极电极9和漏极电极13与半导体有源层8之间形成由增加了杂质的非晶硅等形成的增加了杂质的半导体层（未示出）。用于转换的TFT开关4由这些配置。注意，在TFT开关4处，源极电极9和漏极电极13可以因为由下电极11收集和累积的电荷的极性而形成得相对。
而且，如图5中所示，以与上述的TFT开关4相同的方式在像素20A处设置放射线检测TFT开关34。注意，在像素20A处，形成源极电极9使得不连接到（使得不接触）信号线3。因为这一点，在像素20A处，在下电极11处收集的电荷不经由放射线检测TFT开关34流出到信号线3，而与放射线检测TFT开关34的切换状态无关。
TFT保护膜层30形成在覆盖第二信号布线层并且其中在基板1（大体整个区域）上设置像素20的区域的大体整个表面上，以便保护TFT开关4和信号线3。TFT保护膜层30例如由SiNX等例如通过CVD形成。
在TFT保护膜层30上形成涂覆的层间绝缘膜12。层间绝缘膜12由具有低介电常数（相对介电常数εr=2至4）的光敏有机材料（例如，正性光敏丙烯酸树脂：其中将萘醌二叠氮化物正性光敏剂与基础聚合物混和的材料，该基础聚合物包括甲基丙烯酸和甲基丙烯酸缩水甘油酯等的共聚物）以1微米至4微米的膜厚度形成。
在根据本示例性实施方式的放射线检测器10中，在层间绝缘膜12的上层和下层处布置的金属之间的电容被层间绝缘膜12保持得低。而且，通常，这样的材料也作为平坦化膜，并且也具有将下层的梯级平坦化的效果。在根据本示例性实施方式的放射线检测器10中，在层间绝缘膜12和TFT保护膜层30中在与漏极电极13相对的位置处形成接触孔17。
传感器部103的下电极11形成在层间绝缘膜12上，以便在填充接触孔17的同时覆盖像素区域。下电极11连接到TFT开关4的漏极电极13。如果半导体层21厚并且大约为1微米，则对于下电极11的材料基本上没有任何限制，只要它是导电的即可。在该情况下，可以通过使用诸如Al型材料或ITO等的导电金属来形成下电极11。
另一方面，如果半导体层21的膜厚度薄（大约0.2微米至0.5微米），则在半导体层21处的光的吸收可能不足。因此，为了防止因为光在TFT开关4上的照射导致的在泄漏电流上的增加，优选的是，使得半导体层21是主要由光屏蔽材料或层积膜形成的合金。
在下电极11上形成作为光电二极管的半导体层21。在本示例性实施方式中，将其中n+层、i层和p+层（n+非晶硅、非晶硅、p+非晶硅）层积的PIN配置的光电二极管用作半导体层21，并且，通过从下层起将n+层21A、i层21B和p+层21C以此顺序层积来形成该光电二极管。在i层21B处，因为照射的光而产生电荷（自由电子和自由空穴的对）。n+层21A和p+层21C作为接触层，并且将下电极11和以下描述的上电极22与i层21B电连接。
在半导体层21的每一个上单独地形成上电极22。诸如ITO或IZO（铟锌氧化物）的具有高的透光率的材料被用作上电极22。在根据本示例性实施方式的放射线检测器10中，传感器部103被配置使得包括上电极22、半导体层21和下电极11。
在层间绝缘膜12、半导体层21和上电极22上形成在与上电极22对应的其部分处具有开口27A的涂覆类型的层间绝缘膜23，以便覆盖相应的半导体层21。
共用电极线25在层间绝缘膜23上由Al或Cu或主要由Al或Cu形成的合金或层积膜形成。在开口27A的附近形成接触垫27，并且共用电极线25经由层间绝缘膜23的开口27A电连接到上电极22。
另一方面，如图6中所示，在放射线检测器10的放射线检测像素20B处，形成放射线检测TFT开关34使得源极电极9和信号线3连接（彼此接触）。因为这一点，在放射线检测像素20B处，由下电极11收集的电荷根据放射线检测TFT开关34的切换状态经由放射线检测TFT开关34流出到信号线3。
在以这种方式形成的放射线检测器10中，根据需要，从具有低光吸收率的绝缘材料进一步形成保护膜。从GOS或CsI等形成的闪烁体通过使用具有低光吸收率的粘结剂树脂被固定到其表面。
接下来描述本示例性实施方式的信号检测电路105的示意配置。图7是本示例性实施方式的信号检测电路105的示例的示意图。本示例性实施方式的信号检测电路105被配置来包括放大电路50和ADC（模拟/数字转换器）54。注意，虽然在图7中未示出，但是对于每条信号线3提供放大电路50。即，信号检测电路105被配置使得具有与放射线检测器10的信号线3的数量相同数量的多个放大电路50。
放大电路50被电荷放大电路配置，并且被配置来包括诸如运算放大器等的放大器52、与放大器52并联的电容器C和与放大器52并联的用于电荷复位的开关SW1。
在放大电路50处，当用于电荷复位的开关SW1在关断状态中时，从像素20的TFT开关4或放射线检测TFT开关34读出电荷（电信号），并且，在电容器C中累积从TFT开关4或放射线检测TFT开关34读出的电荷，并且，根据累积的电荷量来增大从放大器52输出的电压值。
而且，控制部106向用于电荷复位的开关SW1应用电荷复位信号，并且控制用于电荷复位的开关SW1的接通/关断状态。注意，当用于电荷复位的开关SW1被设置在接通状态时，放大器52的输入侧和输出侧短路，并且，释放电容器C的电荷。
ADC54具有当S/H（采样和保持）开关SW在接通状态时将作为从放大电路50输入的模拟信号的电信号转换为数字信号的功能。ADC54向控制部106连续地输出已经被转换为数字信号的电信号。
注意，从在信号检测电路105处设置的全部放大电路50输出的电信号被输入到本示例性实施方式的ADC54。即，本示例性实施方式的信号检测电路105具有该一个ADC54，而与放大电路50（信号线3）的数量无关。
在本示例性实施方式中，在信号检测电路105的放大电路50处检测放射线检测像素20B的放射线检测TFT开关34所连接到的信号线3（在图2中，信号线D3、D4、D5）的电信号。控制部106将由信号检测电路105转换的数字信号的值与用于放射线检测的预定阈值作比较，并且根据数字信号的值是否大于或等于阈值来执行根据放射线的照射的检测，诸如检测是否已经照射了放射线等。这是所谓的同步自由（synchronization-free）配置，其中，不需要来自控制装置202的控制信号。注意，控制部106的是否已经照射了放射线的检测不限于与用于放射线检测的阈值的比较。例如，可以基于诸如感测的次数等的预先设置的条件来执行检测。
注意，在本示例性实施方式中的电信号的“检测”表示电信号的采样。
接下来，将仅通过使用图8来描述在通过上述配置的放射线摄像成像装置100来将放射线摄像图像成像时的操作的流程。
在本示例性实施方式的放射线检测器10处，即使在其中未照射放射线的状态中，因为暗电流等产生电荷，并且，在各个像素20中累积电荷。因此，在放射线摄像成像装置100中，也在待机状态期间重复地执行其中去除和消除在放射线检测器10的各个像素20中累积的电荷的复位操作。由在这个复位操作中读出的电荷表达的信息用于校正因为暗电流等导致的在放射线摄像图像中产生的噪声（偏移）。而且，在本示例性实施方式中，其中放射线检测器10（放射线摄像成像装置100）的电源关断的状态是待机时间段。
放射线摄像成像装置100通过检测放射线的照射的开始来捕获放射线摄像图像，并且在放射线检测器10的各个像素20处开始电荷的累积。在当执行放射线摄像图像的成像时，控制装置202向放射线摄像成像装置100通知向成像模式的移动。
当向放射线摄像成像装置100通知向成像模式的移动时，放射线摄像成像装置100移动至放射线检测时间段，其中，执行放射线的照射的开始的检测（这是用于放射线的照射的待机状态）。当检测到放射线的照射开始时，放射线摄像成像装置100移动至累积时间段，其中，在放射线检测器10的各个像素20中累积电荷。在检测到放射线的照射开始后预定时间或当检测到累积时间段的完成时，放射线摄像成像装置100移动至其中读出累积的电荷的读出状态，并且在电荷的读出结束后，再一次移动至待机状态。注意，可以在电荷的读出结束后继续获取偏移信息。
接下来，详细描述由根据本示例性实施方式的放射线摄像成像装置100将放射线摄像图像成像时的操作的流程。在图9中示出时序图，该时序图详细示出在将放射线摄像图像成像时根据本示例性实施方式的放射线摄像成像装置100的操作的流程。注意，图9是时序图，该时序图详细示出在放射线检测时间段期间的操作，该放射线检测时间段即在上述的待机时间段已经结束并且放射线摄像成像装置100已经移动至成像模式后的时间段。
在本示例性实施方式的放射线摄像成像装置100中，在放射线检测时间段期间，控制扫描信号控制电路104，并且从扫描信号控制电路104向相应的扫描线101（G1至Gn）输出栅极电位Vgl的扫描信号。因为这一点，各个像素20的TFT开关4被保持在关断状态中。
另一方面，控制放射线检测控制电路108，并且，从控制电路108向相应的放射线检测扫描线109（Ch1，Ch2）输出栅极电位Vgh的扫描信号。因为这一点，在放射线检测时间段期间，各个像素20的放射线检测TFT开关34被保持在接通状态中。此时，在像素20A，放射线检测TFT开关34不连接到信号线3，并且因此在接通状态中，但是，电荷不经由放射线检测TFT开关34输出到信号线3。另一方面，在放射线检测像素20B，放射线检测TFT开关34连接到信号线3，并且因此，电荷根据放射线检测TFT开关34在接通状态中经由该放射线检测TFT开关34输出到信号线3。而且，在本示例性实施方式中，向信号线3流动的电信号被转换为数字数据，并且信号检测电路105的放大电路（CA：电荷放大器）50以预定周期1H来重复其采样。
控制部106将放射线检测像素20B所连接到的信号线3的、被信号检测电路105转换的数字数据值与用于检测放射线的照射的开始的预定阈值作比较，并且，根据这个阈值是否被超过来执行是否已经开始了放射线的照射的检测。如果超过阈值，则控制部106检测已经开始了放射线的照射，并且放射线摄像成像装置100移动至上述的累积时间段。
在累积时间段中，从放射线检测控制电路108向相应的放射线检测扫描线109（Ch1，Ch2）输出栅极电位Vgl的扫描信号。因为这一点，将各个像素20的放射线检测TFT开关34保持在关断状态中。因为放射线检测TFT开关34被设置在关断状态中，所以也在放射线检测像素20B处，可以在累积时间段期间累积传感器部103的电荷。因此，可以通过使用从放射线检测像素20B输出的电荷（与该电荷对应的电信号）来产生放射线摄像图像。
注意，在由根据本示例性实施方式的放射线摄像成像装置100将放射线摄像图像成像时的操作的流程不限于上面的内容。参考图10描述另一个示例。注意，类似于上述的图9，图10也是时序图，该时序图详细示出在放射线检测时间段期间的操作，该放射线检测时间段即在上述的待机时间段已经结束并且放射线摄像成像装置100已经移动至成像模式后的时间段。
在图10中所示的情况下，在放射线检测时间段期间，控制扫描信号控制电路104，并且以作为复位周期的预定周期1H从扫描信号控制电路104向相应的扫描线101（G1至Gn）重复地输出栅极电位Vgh的扫描信号。因为这一点，各个像素20的TFT开关4进入接通状态，并且，以复位周期1H来重复地执行去除在各个像素20中累积的电荷的复位操作。
另一方面，在如上所述用于复位操作的栅极电位Vgh的扫描信号在被输出到相应的扫描线101的同时，从放射线检测控制电路108向相应的放射线检测扫描线109（Ch1，Ch2）输出栅极电位Vgl的扫描信号。因为这一点，在复位操作期间，各个像素20的放射线检测TFT开关34进入关断状态。其后，当流向相应的扫描线101的扫描信号变为栅极电位Vgl并TFT开关4进入关断状态时，从放射线检测控制电路108向放射线检测扫描线109输出栅极电位Vgh的扫描信号，并且，各个像素20的放射线检测TFT开关34进入接通状态。以与如上所述相同的方式，根据放射线检测TFT开关34进入接通状态，流向信号线3的电信号被转换为数字数据，并且信号检测电路105的放大电路（CA：电荷放大器）50重复其采样。而且，如上所述，控制部106将被信号检测电路105转换的、放射线检测像素20B所连接到的信号线3的数字数据值与用于检测放射线的照射的开始的预定阈值作比较。当超过阈值时，检测到已经开始了放射线的照射，并且放射线摄像成像装置100转换至累积时间段。而且，也在该情况下，在累积时间段期间，因为栅极电位Vgl的扫描信号被从放射线检测控制电路108输出到相应的放射线检测扫描线109（Ch1，Ch2），所以也可以在放射线检测像素20B处在累积时间段期间在传感器部103中累积电荷。因此，也可以通过使用从放射线检测像素20B输出的电荷（与该电荷对应的电信号）来产生放射线摄像图像。
注意，在上面的说明中，通过下述方式来检测放射线的照射的开始：对于信号线3的每条，采样电信号，并且将电信号与用于检测放射线的照射的开始的阈值作比较。然而，可以在从预定数量的像素20形成的每一个块处检测放射线的照射的开始。在图11和图12中示出每一个块执行检测的情况的示例。
图11图示了下述情况：其中，放射线检测扫描线109的四条（四行）作为单个放射线检测扫描线109（Ch）连接到放射线检测控制电路108。一个块40是由一个放射线检测扫描线109（Ch）和四条（四列）信号线3配置的像素20。具体地，在图2中所示的放射线摄像成像装置100（放射线检测器10）的情况下，通过32个像素20来形成该一个块40，该32个像素20是8行的像素20×四列的像素20＝32个像素20。
当检测到放射线的照射开始时，从放射线检测控制电路108向放射线检测扫描线109（Ch1至Ch）连续地输出使得放射线检测TFT开关34接通的扫描信号。在信号检测电路105中，通过下述方式来如图12中所示每一个块40获取根据照射的放射线产生的平均电荷量：通过在每一个块40（CA1至CAz）在放大电路50的时分来读取放射线检测像素20B所连接到的信号线3的平均电荷量（与平均电荷量对应的电信号）。注意图12示出块40的密度越高，则平均电荷量越大，并且因此，照射的放射线的剂量越大。
对于每一个块40，控制部106将读取的平均电荷量的数字数据值与用于检测放射线的照射的开始的阈值作比较。在超过阈值的情况下，检测到放射线的照射的开始。
如上所述，本示例性实施方式的放射线摄像成像装置100的放射线检测器10具有：像素20A，其具有根据已经从照射的放射线转换的光而产生电荷的传感器部103、向信号线3输出从传感器部103读出的电荷的TFT开关4以及不连接到信号线3的放射线检测TFT开关34；以及，放射线检测像素20B，其具有传感器部103、TFT开关4和放射线检测TFT开关34，该放射线检测TFT开关34连接到信号线3并且向信号线3输出从传感器部103读出的电荷。放射线检测TFT开关34的控制端子连接到放射线检测扫描线109，并且通过从放射线检测控制电路108输出的扫描信号来控制接通/关断状态。
以这种方式，在本示例性实施方式的放射线检测器10中，在累积时间段和读出时间段期间，关断信号从放射线检测控制电路108向放射线检测扫描线109流动，并且因为这一点，放射线检测TFT开关34可以被设置在关断状态中。因为这一点，可以防止因为连接了放射线检测像素20B导致的在信号线3的布线电容上的增大。在放射线检测器10处产生的寄生电容中，因为像素20的像素电容导致的寄生电容是主体式（subjective）的。例如，在每一个像素20的寄生电容是大约2pF并且连接100个放射线检测像素20B的情况下，寄生电容增大200pF。另一方面，因为信号线3的信号线电容是大约200pF，所以通过提供放射线检测像素20B，布线电容（寄生电容）加倍。在本示例性实施方式中，通过如上所述将放射线检测TFT开关34设置在关断状态中，可以防止因为放射线检测像素20B导致的在寄生电容上的增大。
可以防止在放射线检测像素20B所连接到的信号线3和仅像素20A所连接到并且放射线检测像素20B未连接到的信号线3的布线电容上的差别变大。因此，可以在原样保持放射线摄像图像的质量的同时执行根据放射线的照射的检测。
而且，在本示例性实施方式中，放射线检测像素20B也被配置使得具有TFT开关4。因为可以通过使用从放射线检测像素20B读出的电荷信息（电信号）来产生放射线摄像图像，所以可以抑制变为点缺陷的放射线检测像素20B，并且，可以保持所产生的放射线摄像图像的质量。
而且，在本示例性实施方式中，通过在两条扫描线101之间设置放射线检测扫描线109，存在所谓的镜像反转像素模式，其中，像素20A和放射线检测像素20B跨过放射线检测扫描线109为线对称的。因为这样的配置，与其中对于每行像素20设置放射线检测扫描线109的布线的情况作比较，放射线检测扫描线109的布线的数量可以减半，并且，可以抑制由于在放射线检测扫描线109的增加导致的噪音增加，可以保持放射线摄像图像的质量，并且可以抑制成品率（yield）上的减小。
而且，在本示例性实施方式中，在放射线检测时间段期间，将放射线检测TFT开关34设置为接通状态的扫描信号被输出到放射线检测扫描线109，并且，可以在连续地复位像素20的同时检测放射线的照射的开始。通过如此进行，可以防止由复位周期改变引起的伪影，并且因此，可以保持放射线摄像图像的质量。
而且，在本示例性实施方式中，因为其中也在像素20A处设置放射线检测TFT开关34的配置，可以使得像素20A和放射线检测像素20B具有基本上相同的配置。通常，当通过检查装置来查看放射线检测器10时，可以防止因为在像素20A的形状（图案）和放射线检测像素20B的形状之间的差别导致的放射线检测像素20B被检测为有缺陷（错误）。因此，可以避免在检查装置（例如，光学检查装置）上的限制。而且，例如，如果像素20A的形状（图案）和放射线检测像素20B的形状（图案）显著不同，则不可以使用在制造放射线检测器10中使用的掩模的重复图案，并且因此，存在其中制造困难的情况。然而，因为可以通过使用掩模的重复图案来执行制造，所以可以使得容易制造放射线检测器10。
注意，在本示例性实施方式中，已经描述了检测放射线的照射的开始的情况。然而，本发明不限于此，并且，可以执行根据放射线的照射的其他检测。例如，本发明可以用于在存在与在图1中的放射线的控制装置202的同步的情况下控制放射线的照射。如图13中所示，也在检测到放射线的照射开始后的累积时间段期间以预定的周期1H来重复采样，其中，流向放射线检测像素20B所连接到的信号线3的电信号被信号检测电路105转换为数字数据并且执行放射线的检测，并且，将放射线检测像素20B所连接到的信号线3的数字数据的值与用于放射线检测的预定阈值作比较，并且，当累积数量超过阈值时停止放射线的照射，或者预测当累积数量将超过阈值时的时间，并且，在当预测超过阈值时的这个时间停止放射线的照射。而且，类似地，本发明也可以被应用到实时增益转换，诸如实现与剂量对应的最佳增益。在其中作为电荷放大器的放大器52的电容器C的容量可以被改变为在诸如在图7中所示的信号检测电路105中的几个水平（C1，C2，C3，…）的配置中，在从放射线检测像素20B所连接到的信号线3的数字数据的值确定剂量低的情况下，改变电容器的电容，并且，提高放大器的放大系数，使得信噪比变高，并且在确定剂量高的情况下，放大器的放大系数降低，并且，来自其后读出的像素20A的信号的放大系数被改变以便变得最佳，使得信号不饱和。
而且，在本示例性实施方式的放射线摄像成像装置100的放射线检测器10（参见图2）中，放射线检测像素20B连接到信号线3的一些。然而，本发明不限于此，并且，可以在连接到所有信号线3的位置处设置放射线检测像素20B。
而且，在本示例性实施方式中，已经描述了每两条扫描线101设置放射线检测扫描线109之一（以便对应于两行像素20）的情况。然而，本发明不限于此，并且可以被配置使得每任何数量的扫描线101（每另一个数量的行的像素20）设置放射线检测扫描线109之一。而且，在本示例性实施方式中，每两条放射线检测扫描线109（对应于四行像素20）作为一条放射线检测扫描线109（Ch）连接到放射线检测控制电路108。然而，本发明不限于此，并且每另一个数量的放射线检测扫描线109（对应于另一个数量的行的像素20）可以作为一条放射线检测扫描线109（Ch）连接到放射线检测控制电路108。
而且，在本示例性实施方式中，已经描述了其中放射线检测器10的像素20A也具有放射线检测TFT开关34的情况。然而，如图14中所示，像素20A可以被配置使得不具有放射线检测TFT开关34。也在图2中所示的本示例性实施方式的放射线检测器10中，像素20A的放射线检测TFT开关34不连接到信号线3，并且不经由放射线检测TFT开关34读出电荷。因此，在其中，如图14中所示不在像素20A处设置放射线检测TFT开关34的情况下，可以适当地执行根据放射线的照射的检测。
而且，在本示例性实施例中，已经描述了下述情况：其中，间接转换型放射线检测器10根据通过被闪烁体转换的照射的放射线获得的光来产生电荷。然而，本发明不限于此，并且可以被应用到在半导体层将放射线直接地转换为电荷并且累积电荷的直接转换类型。在该情况下，在直接转换类型中的传感器部因为被在其上照射放射线而产生电荷。
另外，在本示例性实施方式中描述的放射线摄像成像装置100、放射线检测器10和像素20等的配置和操作等是示例，并且当然可以在不偏离本发明的主旨的范围中根据情况而被改变。
而且，在本示例性实施方式中，本发明的放射线不被特别限制，并且可以使用X射线或γ射线等。

Claims (9)

1.一种放射线检测器，包括：
多条信号线；
多个第一像素，其包括
第一传感器部，其根据照射的放射线来产生电荷；以及
第一开关元件，其读出在所述第一传感器部处产生的电荷并且向信号线输出所述电荷；
多个第二像素，其包括：
第二传感器部，其根据照射的放射线来产生电荷；
第二开关元件，其读出在所述第二传感器部处产生的电荷并且向信号线输出所述电荷；以及
第二放射线检测用开关元件，其读出在所述第二传感器部处产生的电荷，并且向由所述第二开关元件读出的电荷流过的信号线输出所述电荷；
多条扫描线，其由下述两个扫描线组的至少一组形成，一个扫描线组由所述第一开关元件的控制端子所连接到的并且切换所述第一开关元件的控制信号流过的扫描线和所述第二开关元件的控制端子所连接到的并且切换所述第二开关元件的控制信号流过的扫描线形成，另一个扫描线组是所述第一开关元件的控制端子和所述第二开关元件的控制端子所连接到的并且切换所述第一开关元件和所述第二开关元件的控制信号流过的扫描线组；以及，
多条放射线检测用扫描线，被设置在所述多条扫描线中的预定扫描线之间，与所述第二放射线检测用开关元件的控制端子连接，并且供切换所述第二放射线检测用开关元件的放射线检测用控制信号流过，
从所述第一像素输出的电荷及从所述第二像素输出的电荷流向所述多条信号线。
2.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中，所述第一像素包括第一放射线检测用开关元件，所述第一放射线检测用开关元件的控制端子连接到所述放射线检测用扫描线，并且所述第一放射线检测用开关元件不连接到信号线。
3.根据权利要求1或2所述的放射线检测器，其中，所述第一像素和所述第二像素构成为呈以所述放射线检测用扫描线为中心的线对称形状。
4.根据权利要求1所述的放射线检测器，其中，所述多条放射线检测用扫描线按每预定数量地连接到输出所述放射线检测用控制信号的放射线检测用控制电路。
5.一种放射线图像摄像装置，包括：
权利要求1所述的放射线检测器；
放射线检测用控制电路，其向所述放射线检测器的所述第二放射线检测用开关元件输出所述放射线检测用控制信号；以及，
检测部件，其基于与从所述第二像素的所述第二放射线检测用开关元件向信号线输出的电荷对应的电信号，执行根据放射线的照射的预定检测。
6.根据权利要求5所述的放射线图像摄像装置，其中，在通过检测部件来检测放射线的照射开始的检测期间中，在所述扫描线流过将所述第一开关元件和所述第二开关元件设置成关断状态的控制信号，并且，在所述放射线检测用扫描线流过将所述第二放射线检测用开关元件设置成接通状态的所述放射线检测用控制信号。
7.根据权利要求5或6所述的放射线图像摄像装置，其中，在通过检测部件来检测放射线的照射开始的检测期间中，通过使将所述第一开关元件和所述第二开关元件设置成接通状态的控制信号流过所述扫描线，以预定周期重复将在所述第一像素和所述第二像素中累积的电荷复位的复位操作。
8.根据权利要求5所述的放射线图像摄像装置，其中，当所述第一开关元件和所述第二开关元件被设置成接通状态并且用于放射线图像成像用的电荷被从所述第一像素和所述第二像素输出到信号线时，所述第二放射线检测用开关元件被设置成关断状态。
9.一种放射线图像摄像***，包括：
照射放射线的照射装置；以及，
权利要求5所述的放射线图像摄像装置，其检测从所述照射装置照射的放射线，并且获取与检测的放射线对应的放射线图像。
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