CN110115027B - 放射线成像装置和放射线成像*** - Google Patents

放射线成像装置和放射线成像*** Download PDF

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Abstract

一种放射线成像装置包括：将放射线转换为电信号的转换元件，读取由转换元件获得的电信号的信号线，连接在转换元件和信号线之间的开关元件，以及连接到开关元件的控制端子的驱动线。当连接到第一驱动线的开关元件处于On状态时，第一转换元件和信号线处于导通状态。当连接到第二驱动线的开关元件处于On状态时，第二转换元件和信号线处于导通状态。当连接到第一驱动线的开关元件和连接到第二驱动线的开关元件处于On状态时，第三转换元件和信号线处于导通状态。

Description

放射线成像装置和放射线成像***
技术领域
本发明涉及一种放射线成像装置和放射线成像***。
背景技术
一种电捕获由放射线形成的光学图像的放射线成像装置包括驱动像素阵列的驱动电路和从像素阵列读取电信号的读取电路作为设置在像素阵列周围的***电路。根据专利文献1中公开的放射线成像装置，连接在像素阵列和读取电路之间的多路复用器将多条信号线从一条切换到另一条，从而将信号读取到读取电路。以这种方式，简化了读取电路的配置。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本特开第8-256292号公报
发明内容
技术问题
由于在信号线与栅极线、偏置线或晶体管之间产生的寄生电容，在信号线中产生kTC噪声。执行相关双采样以消除kTC噪声。具体地，对在信号线的电位被复位之后产生的kTC噪声进行采样，并且从自像素阵列读取的信号中减去噪声，从而去除kTC噪声。根据专利文献1中公开的配置，连接到读取电路的信号线通过多路复用器从一条切换到另一条，因此，当要读取未被选择的信号线时，信号线中的kTC噪声可能无法去除。
解决问题的方案
本发明的一个目的是提供一种能够去除信号线中产生的噪声并减少像素阵列和***电路之间的接触件的数量的技术。为了解决上述问题，提供了一种放射线成像装置，所述放射线成像装置包括：多个转换元件，被配置为将放射线转换为电信号；信号线，被配置为读取由所述多个转换元件获得的电信号；多个开关元件，被配置为连接在所述多个转换元件和信号线之间；以及多条驱动线，被配置为连接到所述多个开关元件的控制端子。所述多个转换元件包括第一转换元件、第二转换元件和第三转换元件。所述多条驱动线包括第一驱动线和第二驱动线。当连接到第一驱动线的开关元件处于接通状态时，第一转换元件和信号线处于导通状态。当连接到第二驱动线的开关元件处于接通状态时，第二转换元件和信号线处于导通状态。当连接到第一驱动线的开关元件和连接到第二驱动线的开关元件处于接通状态时，第三转换元件和信号线处于导通状态。
附图说明
[图1]图1是示出根据本发明第一实施例的放射线成像***的配置示例的图。
[图2]图2是示出根据本发明第一实施例的放射线成像装置的配置示例的图。
[图3]图3是示出根据本发明第一实施例的像素的截面的配置示例的图。
[图4]图4是示出根据本发明第一实施例的放射线成像***的操作示例的图。
[图5]图5是示出根据本发明第二实施例的放射线成像装置的配置示例的图。
[图6]图6是示出根据本发明第二实施例的放射线成像***的操作示例的图。
[图7]图7是示出根据本发明第三实施例的放射线成像装置的配置示例的图。
[图8]图8是示出根据本发明第三实施例的放射线成像***的操作示例的图。
[图9]图9是示出根据本发明第四实施例的放射线成像装置的配置示例的图。
[图10]图10是示出根据本发明第四实施例的放射线成像***的操作示例的图。
具体实施方式
在下文中将参照附图描述本发明的实施例。相同的部件由相同的附图标记表示，并且在实施例中省略多余的描述。此外，可以适当地修改实施例并将它们相互组合。
第一实施例
图1是示出根据本发明第一实施例的放射线成像***100的配置示例的图。放射线成像***100电捕获由放射线形成的光学图像，以便获得电放射线图像。尽管放射线的典型示例是X射线，但是放射线可以是α射线、β射线、γ射线等。放射线成像***100包括放射线成像装置110、计算机120、曝光控制装置130和放射线源140。
放射线源140根据由曝光控制装置130发出的曝光指令(放射线指令)开始放射线的发射。从放射线源140发射的放射线通过对象150入射在放射线成像装置110上。放射线源140还根据由曝光控制装置130发出的停止指令停止放射线的发射。
放射线成像装置110包括放射线检测面板111和控制电路112。放射线检测面板111生成与入射在放射线成像装置110上的放射线相对应的放射线图像数据，并将放射线图像数据发送到计算机120。放射线图像数据是关于放射线图像的数据。控制电路112控制放射线检测面板111的操作。例如，控制电路112基于从放射线检测面板111获得的信号生成停止信号，以便停止从放射线源140发射放射线。停止信号被供应给曝光控制装置130。曝光控制装置130响应于停止信号向放射线源140发送停止指令。控制电路112可以由专用电路构成，所述专用电路例如为包括现场可编程门阵列(FPGA)的可编程逻辑器件(PLD)或专用集成电路(ASIC)。可替代地，控制电路112可以由诸如处理器的通用处理电路和诸如存储器的存储电路之间的组合构成。在这种情况下，当通用处理电路执行存储在存储电路中的程序时，可以实现控制电路112的功能。
计算机120包括控制放射线成像装置110和曝光控制装置130的控制器，从放射线成像装置110接收放射线图像数据的接收单元，以及处理由放射线成像装置110获得的信号(放射线图像数据)的信号处理单元。与控制电路112类似，控制器、接收单元和信号处理单元中的每一个可以由专用电路或通用处理电路和存储电路的组合构造。例如，曝光控制装置130具有曝光开关。当曝光开关接通时，曝光控制装置130向放射线源140发送曝光指令并向计算机120发送指示开始发射放射线的开始通知。已经接收到开始通知的计算机120响应于该开始通知向放射线成像装置110中的控制电路112通知开始发射放射线。
图2是示出放射线检测面板111的配置的示例的图。例如，放射线检测面板111包括像素阵列200、驱动电路210、读取电路220、缓冲电路230和AD转换器240。驱动电路210和读取电路220用作像素阵列200的***电路。像素阵列200包括例如以阵列布置的多个像素201、多条驱动线Vg1至Vg5、多条信号线Sig1和Sig2以及偏置线Bs。在图2中，为了描述，像素阵列200包括4行×4列的矩阵中的像素201。然而，实际上可以布置更多数量的像素201。例如，放射线检测面板111的尺寸为17英寸并且具有约3000行×约3000列的矩阵的像素201。每个像素201包括转换元件和开关元件。
像素阵列200包括多个转换元件C11至C44和多个开关元件S11至S44。在下面的描述中，转换元件C11至C44统称为转换元件C。在转换元件C11至C44中的每一个中采用关于转换元件C的描述。类似地，开关元件S11至S44、驱动线Vg1至Vg5以及信号线Sig1和Sig2分别统称为开关元件S、驱动线Vg和信号线Sig。像素阵列200的行指的是从图2的上侧开始的第一行至第四行，并且像素阵列200的列指的是从图2的左侧开始的第一列至第四列。像素201的每一个由单个转换元件C和单个开关元件S的组合构造。例如，第一行第二列中的像素201由转换元件C12和开关元件S12的组合构造。
在每个像素201中，转换元件C将入射的放射线转换为电信号(例如，电荷)，开关元件S连接在转换元件C和转换元件C的信号线Sig之间。例如，开关元件S11、S12、S21和S22连接在多个转换元件C11、C12、C21和C22与信号线Sig1之间。当开关元件S接通时，转换元件C和信号线Sig进入导通状态，并且由转换元件C获得的电信号(例如，在转换元件C中累积的电荷)被传输到信号线Sig。转换元件C可以是MIS型光电二极管，其主要包括非晶硅作为材料并且设置在诸如玻璃基板的绝缘基板上。可替代地，转换元件C可以是PIN型光电二极管。转换元件C可以被配置为将放射线直接转换为电荷的直接类型，或将放射线转换为光然后检测光的间接类型。作为间接类型，多个像素201可以共享闪烁器。
开关元件S由例如具有控制端子(栅极)和两个主端子(源极和漏极)的晶体管(诸如薄膜晶体管(TFT))构成。转换元件C包括两个主电极。转换元件C的一个主电极连接到开关元件S的两个主端子中的一个，并且转换元件C的另一个主电极通过公共偏置线Bs连接到偏置电源Vs。偏置电源Vs产生偏置电压。
第一行偶数列中的像素201的开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg1，并且第一行奇数列中的像素201的开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg2。第二行偶数列中的像素201的开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg2，并且第二行奇数列中的像素201的开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg3。第三行和第四行也是如此。此外，第一列中的像素201的每个开关元件S的一个主端子连接到同一像素201中的转换元件C，并且另一个主端子连接到第二列中的像素201的转换元件C。具体地，第一列中的像素201的开关元件S通过第二列中的像素201的开关元件S连接到信号线Sig。第二列中的像素201的每个开关元件S的一个主端子连接到同一像素201中的转换元件C，并且另一个主端子连接到信号线Sig。具体地，第二列中的像素201的开关元件S连接在同一像素中的转换元件C和信号线Sig之间。第三列和第四列也是如此。
例如，开关元件S12连接在转换元件C12和信号线Sig1之间。开关元件S11和S12串联连接在转换元件C11和信号线Sig1之间。开关元件S11通过开关元件S12连接到信号线Sig1。开关元件S22连接在转换元件C22和信号线Sig1之间。转换元件C12和C22布置在信号线Sig1延伸的方向上。转换元件C11和C12布置在驱动线Vg1延伸的方向上。
在该连接形式中，信号线Sig的数量仅是像素阵列200中的列数的一半。此外，驱动线Vg的数量比像素阵列200中的行数大1。因此，当与具有用于各个像素行的驱动线和用于各个像素列的信号线的放射线检测面板相比时，像素阵列200与***电路(驱动电路210和读取电路220)之间的接触件的数量(驱动线Vg和信号线Sig的总数)减少。因此，简化了***电路的配置。
关注三个转换元件C11、C12和C22，并且将描述信号线Sig与三个转换元件C11、C12和C22之间的导电状态的条件。当连接到驱动线Vg1的开关元件S12处于On(接通)状态时，转换元件C12和信号线Sig1处于导通状态，并且，当连接到驱动线Vg1的开关元件S12处于Off(断开)状态时，转换元件C12和信号线Sig1处于非导通状态。当连接到驱动线Vg2的开关元件S22处于On状态时，转换元件C22和信号线Sig1处于导通状态，并且，当连接到驱动线Vg2的开关元件S22处于Off状态时，转换元件C22和信号线Sig1处于非导通状态。当连接到驱动线Vg1的开关元件S12和连接到驱动线Vg2的开关元件S11处于On状态时，转换元件C11和信号线Sig1处于导通状态，并且当开关元件S12和开关元件S11中的至少一个处于Off状态时，转换元件C11和信号线Sig1处于非导通状态。
驱动电路210根据从控制电路112供应的控制信号，通过驱动线Vg将驱动信号供应给各个像素201的开关元件S的控制端子。控制信号包括使开关元件S接通的On信号(下面描述中的高电平的电压)和使开关元件S断开的Off信号(下面描述中的低电平的电压)。驱动电路210包括例如移位寄存器，并且移位寄存器根据从控制电路112供应的控制信号(例如，时钟信号)执行移位操作。下面将描述驱动电路210的操作示例。
读取电路220放大并读取由转换元件C获得并供应给信号线Sig的电信号。读取电路220包括对应于信号线Sig的放大电路221。由于像素阵列200包括图2的示例中的两条信号线Sig，因此读取电路220包括两个放大电路221。每个列放大单元221包括积分放大器222、可变放大器223、开关元件224、电容器225和缓冲电路226。开关元件224和电容器225形成采样保持电路。积分放大器222包括运算放大器，并包括积分电容器和复位开关，它们并联连接在运算放大器的反相输入端子和输出端子之间。运算放大器具有非反相输入端子，其接收从参考电源Vref供应的参考电压。当复位开关响应于从控制电路112供应的控制信号RC(复位脉冲)而接通时，积分电容器被复位并且信号线Sig的电位被复位到参考电位。
可变放大器223以预设的放大因子放大从积分放大器222供应的信号。采样保持电路采样并保持从可变放大器223供应的信号。包括在采样保持电路中的开关元件224通过从控制电路112供应的控制信号SH接通或断开。缓冲电路226缓冲从采样保持电路供应的信号(对其进行阻抗转换)并输出所得信号。
读取电路220还包括多路复用器227，其以预定顺序选择和输出从多个放大电路221供应的信号。多路复用器227包括例如移位寄存器，并且移位寄存器根据从控制电路112供应的控制信号(例如，时钟信号)进行移位操作。在该移位操作中，选择从多个放大电路221供应的信号之一。
缓冲电路230对从多路复用器227输出的信号进行缓冲(阻抗转换)。AD转换器240将从缓冲电路230输出的模拟信号转换为数字信号。AD转换器240的输出(即放射线图像数据)被发送到计算机120。
图3是示意性地示出像素201之一的横截面配置的示例的图。像素201形成在诸如玻璃基板的绝缘基板301上。像素201包括绝缘基板301上的导电层302、绝缘层303、半导体层304、杂质半导体层305和导电层306。导电层302构成包括在开关元件S中的晶体管(例如，TFT)的栅极。绝缘层303设置成覆盖导电层302。半导体层304设置在通过绝缘层303与导电层302的栅极相对应的部分上。杂质半导体层305设置在半导体层304上，以形成包括在开关元件S中的晶体管的两个主端子(源极和漏极)。导电层306构成连接到包括在开关元件S中的晶体管的单独的两个主端子(源极和漏极)的布线图案。导电层306的一部分形成信号线Sig，另一部分形成用于转换元件C和开关元件S之间的连接的布线图案。
像素201还包括层间绝缘膜307，其覆盖绝缘层303和导电层306。层间绝缘膜307具有用于连接到导电层306(开关元件S)的接触插塞308。像素201还依次包括层间绝缘层307上的导电层309、绝缘层310、半导体层311、杂质半导体层312、导电层313、保护层314、接触层315和闪烁器层316。这些层构成间接型转换元件C。导电层309和313分别构成包括在转换元件C中的光电转换元件的下电极和上电极。例如，导电层313由透明材料构成。导电层309、绝缘层310、半导体层311、杂质半导体层312和导电层313构成用作光电转换元件的MIS传感器。例如，杂质半导体层312形成为n型杂质半导体层。闪烁器层316由钆系材料或碘化铯(CsI)的材料形成，并将放射线转换成光。
代替于上述示例，转换元件C可以是直接型转换元件，其将入射的放射线直接转换为电信号(电荷)。直接型转换元件C的示例包括例如具有非晶硒、砷化镓、磷化镓、碘化铅、碘化汞、CdTe、CdZnTe等作为主要材料的转换元件。转换元件C不限于MIS类型，并且可以是例如pn型光电二极管或PIN型光电二极管。
在图3所示的示例中，在相对于其上形成有像素阵列200的平面的正投影(平面图)中，每条信号线Sig与转换元件C的一部分重叠。该配置的有利之处在于每个像素201的转换元件C的面积大，而该配置的缺点在于信号线Sig和转换元件C之间的电容耦合大。在放射线入射在转换元件C上、电荷在转换元件C中累积、并且导电层309(下电极)的电位改变的情况下，由于信号线Sig和转换元件C之间的电容耦合，信号线Sig的电位也改变。
图4是示出放射线成像***100的操作示例的图。放射线成像***100的操作由计算机120控制。放射线成像装置110的操作在计算机120的控制下由控制电路112控制。例如，响应于放射线成像***100的用户的指令，开始图4所示的操作。
图4中的术语“操作”表示放射线成像***100的操作。放射线成像***100的操作包括等待序列、放射线图像获得序列和偏移图像获得序列。等待序列是在等待放射线的发射开始时执行的一系列操作。放射线图像获得序列是获得放射线图像的一系列操作。偏移图像获得序列是获得偏移图像的一系列操作。偏移图像由在不向放射线成像装置110发射放射线的状态下从各个像素201获得的信号形成。图4中的术语“放射线”表示放射线的发射是否存在。低电平表示不发射放射线，高电平表示发射放射线。在图4中，“Vg1”至“Vg5”表示从驱动电路210供应给各条驱动线Vg1至Vg5的驱动信号的电平。连接至驱动线Vg的被供应低电平驱动信号(Off信号)的开关元件S处于Off状态，并且连接到驱动线Vg的被供应高电平驱动信号(On信号)的开关元件S处于On状态。在图4中，“Sig1”和“Sig2”表示是否正在通过对应的信号线Sig1和Sig2读取信号，并表示读取目标的转换元件C。低电平表示尚未读取信号，并且高电平表示已读取信号。此外，在高电平的情况下，描述了读取目标的转换元件C的附图标记。
在等待序列中，放射线成像装置110重复执行复位操作。复位操作是使在各个像素201的转换元件C中累积的暗电荷复位的操作。尽管放射线没有入射在转换元件C上，但是产生暗电荷。相继地使第一行中的像素201到最后一行(第四行)中的像素201的转换元件C复位的操作被称为单个复位操作。放射线成像装置110重复执行该复位操作。在复位操作期间，控制电路112将有效电平的复位脉冲供应给积分放大器222的复位开关。由此，信号线Sig被复位到参考电位。通过单个复位操作，驱动电路210向驱动线Vg1和Vg2供应On信号，以便使第一行中的像素201复位。由此，使转换元件C11和信号线Sig1进入导通状态，并且使转换元件C12和信号线Sig1进入导通状态。转换元件C13和C14也是如此。随后，驱动电路210向驱动线Vg2和Vg3供应On信号，以便使第二行中的像素201复位。此后，驱动电路210类似地执行复位，直到第四行中的像素201被处理。
例如，控制电路112基于通过计算机120从曝光控制装置130供应的开始通知来识别放射线源140开始发射放射线，并且等待序列被转移到放射线图像获得序列。可替代地，放射线成像装置110可以包括检测电路，该检测电路检测在像素阵列200的偏置线Bs或信号线Sig中供应的电流，并且基于检测电路的输出来识别放射线源140开始发射放射线。
放射线图像获取序列包括累积操作和读取操作。在累积操作中，驱动电路210在预定时间段内将Off信号供应给各条驱动线Vg1至Vg5。由此，对应于入射在各个转换元件C上的放射线的电荷被累积在转换元件C中。此后，在读取操作中，控制电路112读取在转换元件C中累积的电荷(电信号)。在该实施例中，读取操作被分成两个部分读取操作。具体地，控制电路112在第一部分读取操作中从偶数列中的像素201的转换元件C读取电荷，并且在第二部分读取操作中从奇数列中的像素201的转换元件C读取电荷。
在下文中，将详细描述读取操作。尽管主要描述了通过信号线Sig1读取电荷，但是通过信号线Sig2读取电荷也是如此。首先，驱动电路210仅向驱动线Vg1供应On信号。由此，开关元件S12接通，并且使转换元件C12和信号线Sig1进入导通状态，因此，由转换元件C12获得的电荷被读取到信号线Sig1。另一方面，由于Off信号被供应给驱动线Vg2，所以开关元件S11保持在Off状态，并且转换元件C11和信号线Sig1处于非导通状态。因此，在该时间点，由转换元件C11获得的电荷不被读取到信号线Sig1。
在读取由转换元件C12获得的电荷之后，驱动电路210仅向驱动线Vg2供应On信号。由此，开关元件S22接通，并且使转换元件C22和信号线Sig1进入导通状态，因此，由转换元件C22获得的电荷被读取到信号线Sig1。此外，开关元件S11也接通，因此，使转换元件C11和转换元件C12通过开关元件S11进入导通状态。因此，由转换元件C11获得的电荷的一部分被传输到转换元件C12。另一方面，由于Off信号被供应给驱动线Vg1，所以开关元件S12处于Off状态，并且转换元件C11和信号线Sig1处于非导通状态。因此，在该时间点，由转换元件C11获得的电荷不被读取到信号线Sig1。在读取由转换元件C22获得的电荷之后，驱动电路210顺序地将ON信号供应给驱动线Vg3至Vg5。由此，由转换元件C32和C42获得的电荷类似地被读取到信号线Sig1。因此，终止第一部分读取操作。
随后，控制电路112执行第二部分读取操作。在第二部分读取操作中，与第一部分读取操作不同，从最后一行(第四行)中的像素201到第一行中的像素201相继地读取电荷。首先，驱动电路210向驱动线Vg4和Vg5供应On信号。由此，开关元件S41和S42接通，并且使转换元件C41和信号线Sig1进入导通状态，因此，由转换元件C41获得的电荷被读取到信号线Sig1。尽管在第一部分读取操作中由转换元件C41获得的电荷的一部分被传输到转换元件C42，但是除了由转换元件C41获得的电荷之外，该部分电荷也被读取到信号线Sig1，因为转换元件C42和信号线Sig1处于导通状态。此外，已经通过第一部分读取操作读取了由转换元件C42获得的电荷，因此，仅读取由转换元件C41获得的电荷。由于已经将On信号供应到驱动线Vg4，所以开关元件S31也接通。然而，由于开关元件S32处于Off状态，因此转换元件C31获得的电荷不被读取到信号线Sig1。
在读取由转换元件C41获得的电荷之后，驱动电路210以两条线为单位相继地向驱动线Vg4至Vg1供应On信号。因此，由转换元件C31、C21和C11获得的电荷类似地被读取到信号线Sig1。由此终止第二部分读取操作。
放射线成像装置110通过多路复用器227、缓冲电路230和AD转换器240将在放射线图像获得序列中获得的转换元件C的电荷作为数字信号发送到计算机120。通过组合像素201的数据，获得放射线图像。
接下来，将描述偏移图像获得序列。偏移图像获得序列包括复位操作、累积操作和读取操作。控制电路112首先与等待序列类似地执行一次复位操作。由此，像素阵列200的状态变为在放射线图像获得序列开始之前获得的状态。此后，控制电路112与放射线图像获得序列类似地执行累积操作和读取操作，以便获得偏移图像。类似于放射线图像，偏移图像也从放射线成像装置110传输到计算机120。当从放射线图像中减去偏移图像时，从放射线图像中去除在发射放射线期间在转换元件C中产生的暗电荷所产生的偏移分量。
在上述读取操作中，可以改变像素201的灵敏度。例如，当向驱动线Vg2供应On信号时，开关元件S11和S22接通。在这种情况下，由转换元件C11获得的电荷的一部分被传输到转换元件C12，因此，信号线Sig1的电位由于在开关元件S12的源极和漏极之间产生的电容而改变。结果是，由信号线Sig1读取的信号量大于由转换元件C22获得的信号量。
此外，在第二部分读取操作中，例如，由转换元件C11获得的电荷通过两个开关元件S11和S12传输到信号线Sig1。因此，由转换元件C11获得的电荷的一部分不被传输并保留，并且包括转换元件C11的像素201的灵敏度可能降低。
为了减小上述像素201的灵敏度的变化，放射线成像装置110可以将对象存在的状态下捕获的图像除以对象不存在的状态下捕获的图像，并且对所得图像执行增益校正。可替代地，放射线成像装置110可以预先计算第一部分读取操作的灵敏度与第二部分读取操作的灵敏度的比率，以便使用灵敏度比率来校正像素值。此外，奇数列中的像素201的转换元件C和偶数列中的像素201的转换元件C可以具有不同的孔径率。可替代地，奇数列中的像素201的开关元件S和偶数列中的像素201的开关元件S可以具有不同的接通电阻。
当对每个像素列执行第一部分读取操作和第二部分读取操作时，由于灵敏度特性之间的差异和暗特性之间的差异，图像上可能出现条纹。因此，在第一部分读取操作中被读取信号的像素201以棋盘图案布置(在这种情况下，在第二部分读取操作中被读取信号的像素201也以棋盘图案布置)，使得很难在图像中看到条纹。
与上述读取操作一样，在像素阵列200在时间上被划分成两部分之后，在整个像素阵列200上执行读取，因此，外部混合到放射线成像装置110中的噪声分量几乎不出现在图像中。此外，当通过第一部分读取操作获得的图像用作预览图像时，工程师可以在放射线发射之后立即检查捕获的图像。
像素阵列200中的信号线Sig的长度根据像素阵列200中的读取电路220的连接位置而改变。信号线Sig产生基于线长度的热噪声，并且信号线Sig越短，噪声就越小。通过在作为关注区域的像素阵列200的中心部分中布置短信号线Sig，可以减小关注区域的随机噪声。
在上述操作示例中，第二部分读取操作与第一部分读取操作不同。可替代地，第二部分读取操作可以与第一部分读取操作相同。具体地，在第二部分读取操作中，驱动电路210仅向驱动线Vg1供应On信号。由此，开关元件S12接通，并且使转换元件C12和信号线Sig1进入导通状态。在开始第二部分读取操作的时间点，已经读取了由转换元件C12获得的电荷，并且由转换元件C11获得的电荷的一部分已经被传输到转换元件C12。因此，在仅向驱动线Vg1供应On信号的情况下，传输到转换元件C12的电荷的一部分被读取到信号线Sig1。读取电荷的量是通过将转换元件C11获得的电荷量乘以转换元件C11与转换元件C12的电容比而获得的值。例如，在转换元件C11和转换元件C12的电容彼此相等的情况下，由转换元件C11获得的电荷的一半被读取到信号线Sig1。此后，放射线成像装置110可以通过将读取信号加倍来计算包括转换元件C11的像素201的信号值。可替代地，放射线成像装置110可以通过原样使用读取信号来生成通过扩大动态范围获得的图像。
第二实施例
将参照图5和图6描述根据本发明第二实施例的放射线成像***。根据第二实施例的放射线成像***与第一实施例的放射线成像***100的不同之处在于，放射线成像装置110包括图5所示的像素阵列500而不是图2所示的像素阵列200，其它部分可以与第一实施例的放射线成像***100的那些部分相同。因此，在下文中省略与第一实施例相同的部分的描述。
像素阵列500包括例如以阵列布置的多个像素501、多条驱动线Vg1至Vg5、多条信号线Sig1和Sig2以及偏置线Bs。像素阵列500包括多个转换元件C11至C44以及多个开关元件S11至S44和S11'至S44'。在下面的描述中，转换元件C11至C14统称为转换元件C，并且开关元件S11至S44和S11'至S44'统称为开关元件S。每个像素501由单个转换元件C和一对开关元件S的组合构造。例如，第一行第二列中的像素501由转换元件C12和开关元件S12和S12'的组合构造。
在第一行偶数列中的每个像素501中，两个开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg1。在第一行奇数列中的每个像素501中，一对开关元件S中的一个的控制端子连接到驱动线Vg1，并且该对开关元件S中的另一个的控制端子连接到驱动线Vg2。第二行到第四行也是如此。此外，各个像素501的转换元件C通过彼此直接连接的成对的开关元件S连接到信号线Sig。
例如，开关元件S11和S11'串联连接在转换元件C11和信号线Sig1之间。开关元件S11通过开关元件S11'连接到信号线Sig1。开关元件S12和S12'串联连接在转换元件C12和信号线Sig1之间。开关元件S22和S22'串联连接在转换元件C22和信号线Sig1之间。转换元件C12和C22布置在信号线Sig1延伸的方向上。转换元件C11和C12布置在驱动线Vg1延伸的方向上。
在该连接形式中，信号线Sig的数量可以是像素阵列500中的列数的一半。此外，驱动线Vg的数量比像素阵列500中的行数大1。因此，当与具有用于各个像素行的驱动线和用于各个像素列的信号线的放射线检测面板相比时，像素阵列500与***电路(驱动电路210和读取电路220)之间的接触件的数量(驱动线Vg和信号线Sig的总数)减少。因此，简化了***电路的配置。
将参照图6详细描述根据第二实施例的读取操作。尽管在下文中主要描述通过信号线Sig1读取电荷，但是通过信号线Sig2读取电荷也是如此。首先，驱动电路210仅向驱动线Vg1供应On信号。由此，开关元件S12和S12'接通，并且使转换元件C12和信号线Sig1进入导通状态，因此，由转换元件C12获得的电荷被读取到信号线Sig1。另一方面，由于Off信号被供应给驱动线Vg2，所以开关元件S11处于Off状态，并且转换元件C11和信号线Sig1处于非导通状态。因此，在该时间点，由转换元件C11获得的电荷不被读取到信号线Sig1。
在读取由转换元件C12获得的电荷之后，驱动电路210仅向驱动线Vg2供应On信号。由此，开关元件S22和S22'接通，并且使转换元件C22和信号线Sig1进入导通状态，因此，由转换元件C22获得的电荷被读取到信号线Sig1。尽管开关元件S11接通，但是由于开关元件S11'处于Off状态，所以转换元件C11和信号线Sig1处于非导通状态。此外，由于转换元件C11没有通过开关元件S11连接到另一个转换元件，所以转换元件C11的电荷不被传输。在由转换元件C22获得的电荷被读取之后，驱动电路210顺序地将ON信号供应给驱动线Vg3至Vg5。因此，由转换元件C32和C42获得的电荷类似地被读取到信号线Sig1。因此，终止第一部分读取操作。
随后，控制电路112执行第二部分读取操作。在第二部分读取操作中，与第一部分读取操作一样，从第一行中的像素201到最后一行(第四行)中的像素201相继地读取电荷。首先，驱动电路210向驱动线Vg1和Vg2供应On信号。由此，开关元件S11、S11'、S12和S12'接通，并且使转换元件C11和信号线Sig1进入导通状态，因此，由转换元件C11获得的电荷被读取到信号线Sig1。通过第一部分读取操作读取了由转换元件C12获得的电荷，因此，仅读取由转换元件C11获得的电荷。由于将On信号供应给驱动线Vg2，所以开关元件S21'也接通。然而，开关元件S21处于Off状态，因此转换元件C21获得的电荷不被读取到信号线Sig1。
在读取由转换元件C11获得的电荷之后，驱动电路210以两条线为单位相继地向驱动线Vg2至Vg5供应On信号。由此，由转换元件C21、C31和C41获得的电荷类似地被读取到信号线Sig1。由此，终止第二部分读取操作。
在第二实施例中，由于在第一部分读取操作和第二部分读取操作中驱动线Vg的扫描方向相同，所以可以简化驱动电路210的控制。
第三实施例
将参照图7和图8描述根据本发明第三实施例的放射线成像***。根据第三实施例的放射线成像***与第一实施例的放射线成像***100的不同之处在于，放射线成像装置110包括图7所示的像素阵列700而不是图2所示的像素阵列200，其它部分可以与第一实施例的放射线成像***100的那些部分相同。因此，这里省略与第一实施例相同的部分的描述。
像素阵列700包括例如以阵列布置的多个像素701、多条驱动线Vg1至Vg3、多条信号线Sig1和Sig4以及偏置线Bs。像素阵列700包括多个转换元件C11至C44和多个开关元件S11至S44。在下面的描述中，转换元件C11至C44统称为转换元件C，并且开关元件S11至S44统称为开关元件S。每个像素701由单个转换元件C和单个开关元件S的组合构造。例如，第一行第二列中的像素701由转换元件C12和开关元件S12的组合构造。
第一行中的像素701的开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg1。第二行中的像素701的开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg2。第三行中的像素701的开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg2。第四行中的像素701的开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg3。具体地，奇数行中的像素701的转换元件C通过包括在同一像素中的开关元件S连接到信号线Sig。偶数行中的像素701的转换元件C通过包括在同一像素中的开关元件S以及与同一像素沿列方向(信号线Sig延伸的方向)相邻地设置的像素中的开关元件连接到信号线Sig。
例如，开关元件S11连接在转换元件C11和信号线Sig1之间。开关元件S11和S21串联连接在转换元件C21和信号线Sig1之间。开关元件S21通过开关元件S11连接到信号线Sig1。开关元件S31连接在转换元件C31和信号线Sig1之间。转换元件C11、C21和C31布置在信号线Sig1延伸的方向上。
在该连接形式中，驱动线Vg的数量可以比像素阵列700的行数的一半大1。此外，信号线Sig的数量与像素阵列700的列数相同。因此，当与具有用于各个像素行的驱动线和用于各个像素列的信号线的放射线检测面板相比时，像素阵列700与***电路(驱动电路210和读取电路220)之间的接触件的数量(驱动线Vg和信号线Sig的总数)减少。因此，简化了***电路的配置。
将参照图8详细描述根据第三实施例的读取操作。尽管主要描述通过信号线Sig1读取电荷，但是通过信号线Sig2、Sig3、Sig4读取电荷也是如此。首先，驱动电路210仅向驱动线Vg1供应On信号。由此，开关元件S11接通，并且使转换元件C11和信号线Sig1进入导通状态，因此，由转换元件C11获得的电荷被读取到信号线Sig1。另一方面，由于Off信号被供应给驱动线Vg2，所以开关元件S21处于Off状态，并且转换元件C21和信号线Sig1处于非导通状态。因此，在该时间点，由转换元件C21获得的电荷不被读取到信号线Sig1。
在读取由转换元件C11获得的电荷之后，驱动电路210仅向驱动线Vg2供应On信号。由此，开关元件S31接通，并且使转换元件C31和信号线Sig1进入导通状态，因此，由转换元件C31获得的电荷被读取到信号线Sig1。此外，开关元件S21也接通，因此，使转换元件C11和转换元件C21通过开关元件S21进入导通状态。因此，由转换元件C21获得的电荷的一部分被传输到转换元件C11。另一方面，由于Off信号被供应给驱动线Vg1，所以开关元件S11处于Off状态，并且转换元件C21和信号线Sig1处于非导通状态。因此，在该时间点，由转换元件C21获得的电荷不被读取到信号线Sig1。在由转换元件C31获得的电荷被读取之后，驱动电路210向驱动线Vg3供应On信号。由此终止第一部分读取操作。
随后，控制电路112执行第二部分读取操作。在第二部分读取操作中，与第一部分读取操作相反，从最后一行(第四行)中的像素201到第一行中的像素201读取电荷。首先，驱动电路210向驱动线Vg2和Vg3供应On信号。由此，开关元件S31和S41接通，并且使转换元件C41和信号线Sig1进入导通状态，因此，由转换元件C41获得的电荷被读取到信号线Sig1。尽管在第一部分读取操作中由转换元件C41获得的电荷的一部分被传输到转换元件C31，但是除了由转换元件C41获得的电荷之外，该部分电荷也被读取到信号线Sig1，因为转换元件C31和信号线Sig1处于导通状态。此外，通过第一部分读取操作读取了由转换元件C31获得的电荷，因此，仅读取由转换元件C41获得的电荷。由于将On信号供应给驱动线Vg2，所以开关元件S21也接通。然而，由于开关元件S11处于Off状态，因此转换元件C21获得的电荷不被读取到信号线Sig1。
在读取由转换元件C41获得的电荷之后，驱动电路210向驱动线Vg1和Vg2供应On信号。因此，由转换元件C21获得的电荷类似地被读取到信号线Sig1。由此终止第二部分读取操作。
根据第三实施例，由于为各个像素列提供信号线Sig，因此与第一实施例相比，可以以更高的速度读取图像。
第四实施例
将参照图9和图10描述根据本发明第四实施例的放射线成像***。根据第四实施例的放射线成像***与第一实施例的放射线成像***100的不同之处在于，放射线成像装置110包括图9所示的像素阵列900而不是图2所示的像素阵列200，其它部分可以与第一实施例的放射线成像***100的那些部分相同。因此，这里省略与第一实施例相同的部分的描述。
像素阵列900包括例如以阵列布置的多个像素901、多条驱动线Vg1至Vg6、信号线Sig1以及偏置线Bs。像素阵列900包括多个转换元件C11至C44以及多个开关元件S11至S44、S11'至S44'和S11”至S44”。在下面的描述中，转换元件C11至C44统称为转换元件C，并且开关元件S11至S44、S11'至S44'和S11”至S44”统称为开关元件S。信号线Sig1可以被称为信号线Sig。每个像素901由单个转换元件C和三个开关元件S的组合构造。例如，第一行第二列中的像素201由转换元件C12和开关元件S12、S12'和S12”的组合构造。
第一行第一列中的像素901的三个开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg1。第一行第二列中的三个开关元件S中的两个的控制端子连接到驱动线Vg1，另一个开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg2。第一行第三列中的三个开关元件S中的两个的控制端子连接到驱动线Vg1，另一个开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg3。第一行第四列中的像素901的三个开关元件S中的一个的控制端子连接到驱动线Vg1，其余开关元件S中的一个的控制端子连接到驱动线Vg2，剩余的一个开关元件S的控制端子连接到驱动线Vg3。第二行到第四行也是如此。如果像素阵列900包括五列或更多列的像素901，则可以重复第一行至第四行的配置。具体地，每个单独的像素901的转换元件C通过串联连接的三个开关元件S连接到信号线Sig。
例如，开关元件S11、S11'和S11"串联连接在转换元件C11和信号线Sig1之间。开关元件S12、S12'和S12"串联连接在转换元件C12和信号线Sig1之间。开关元件S12和S12'通过开关元件S12"连接到信号线Sig1。开关元件S13、S13'和S13"串联连接在转换元件C13和信号线Sig1之间。开关元件S13"和S13'通过开关元件S13连接到信号线Sig1。开关元件S14、S14'和S14"串联连接在转换元件C14和信号线Sig1之间。开关元件S14"通过开关元件S14和S14'连接到信号线Sig1。开关元件S21、S21'和S21"串联连接在转换元件C21和信号线Sig1之间。转换元件C11和C21布置在信号线Sig1延伸的方向上。转换元件C11、C12、C13和C14布置在驱动线Vg1延伸的方向上。
在该连接形式中，信号线Sig的数量可以仅是像素阵列900的列数的四分之一。此外，驱动线Vg的数量比像素阵列900的行数大2。因此，当与第一实施例相比时，像素阵列900与***电路(驱动电路210和读取电路220)之间的接触件的数量(驱动线Vg和信号线Sig的总数)减少了。因此，进一步简化了***电路的配置。
将参照图10详细描述根据第四实施例的读取操作。在第四实施例中，执行四次部分读取操作。尽管在下文中描述了从第一行中的像素901读取电信号，但是对于其它行中的像素901也是如此。
在第一部分读取操作中，驱动电路210仅向驱动线Vg1供应On信号。由此，开关元件S11、S11'和S11"接通，并且使转换元件C11和信号线Sig1进入导通状态。因此，从转换元件C11向信号线Sig1读取电荷。这里，由于开关元件S12"、S13、S14和S14'处于Off状态，因此转换元件C12、C13和C14获得的电荷不被读取到信号线Sig1。在第一部分读取操作之后执行的处理中将Off信号供应给驱动线Vg1，因此，由转换元件C12、C13和C14获得的电荷不被读取到信号线Sig1。
在第二部分读取操作中，驱动电路210向驱动线Vg1和Vg2供应On信号。由此，开关元件S12、S12'和S12"接通，并且使转换元件C12和信号线Sig1进入导通状态。这里，由于开关元件S13和S14处于Off状态，因此转换元件C13和C14获得的电荷不被读取到信号线Sig1。此外，已经读取了由转换元件C11获得的电荷。在第二部分读取操作之后执行的处理中将Off信号供应给驱动线Vg1，因此，由转换元件C13和C14获得的电荷不被读取到信号线Sig1。
在第三部分读取操作中，驱动电路210向驱动线Vg1和Vg3供应On信号。由此，开关元件S13、S13'和S13"接通，并且使转换元件C13和信号线Sig1进入导通状态。这里，由于开关元件S14'处于Off状态，因此转换元件C14获得的电荷不被读取到信号线Sig1。此外，已经读取了由转换元件C11和C12获得的电荷。在第三部分读取操作之后执行的处理中将Off信号供应给驱动线Vg1，因此，由转换元件C14获得的电荷不被读取到信号线Sig1。
在第四部分读取操作中，驱动电路210向驱动线Vg1、Vg2和Vg3供应On信号。由此，开关元件S14、S14'和S14"接通，并且使转换元件C14和信号线Sig1进入导通状态。已经读取了由转换元件C11、C12和C13获得的电荷。
本发明不限于前述实施例，并且在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变和修改。因此，附上以下权利要求以公开本发明的范围。
本申请要求于2016年12月20日提交的日本专利申请第2016-247012号的权益，在此通过引用将其全部并入本文。

Claims (11)

1.一种放射线成像装置，包括：
多个转换元件，被配置为将放射线转换为电信号；
信号线，被配置为读取由所述多个转换元件获得的电信号；
多个开关元件，连接在所述多个转换元件和所述信号线之间，其中，所述多个开关元件的两个主端子中的一个连接到所述信号线；以及
多条驱动线，连接到所述多个开关元件的控制端子，
其中，所述多个转换元件包括第一转换元件、第二转换元件和第三转换元件，
所述多个开关元件包括第一开关元件、第二开关元件和第三开关元件，
所述多条驱动线包括第一驱动线和第二驱动线，
当连接到第一驱动线的第一开关元件处于接通状态时，第一转换元件和所述信号线处于导通状态，
当连接到第二驱动线的第二开关元件处于接通状态时，第二转换元件和所述信号线处于导通状态，并且
当连接到第一驱动线的第一开关元件和连接到第二驱动线的第三开关元件处于接通状态时，第三转换元件和所述信号线处于导通状态。
2.根据权利要求1所述的放射线成像装置，其中，当第一开关元件和第三开关元件中的至少一个处关断状态时，第三转换元件和所述信号线处于非导通状态。
3.根据权利要求1所述的放射线成像装置，
其中，第一开关元件连接在第一转换元件和所述信号线之间，并且第二开关元件连接在第三转换元件和所述信号线之间，
第一开关元件的控制端子连接到第一驱动线，并且
第二开关元件的控制端子连接到第二驱动线。
4.根据权利要求3所述的放射线成像装置，其中，第二开关元件通过第一开关元件连接到所述信号线。
5.根据权利要求3所述的放射线成像装置，
其中，第二开关元件通过第三开关元件连接到所述信号线，并且
第三开关元件的控制端子连接到第一驱动线。
6.根据权利要求1所述的放射线成像装置，
其中，通过向第一驱动线供应接通信号并且向第二驱动线供应关断信号，将由第一转换元件获得的第一电信号读取到所述信号线，
在读取第一电信号之后，通过向第一驱动线供应关断信号并且向第二驱动线供应接通信号，将由第二转换元件获得的第三电信号读取到所述信号线，并且
在读取第三电信号之后，通过向第一驱动线和第二驱动线供应接通信号，将由第三转换元件获得的第二电信号读取到所述信号线。
7.根据权利要求1所述的放射线成像装置，
其中，通过向第一驱动线供应接通信号并且向第二驱动线供应关断信号，将由第一转换元件获得的第一电信号读取到所述信号线，
在读取第一电信号之后，通过向第一驱动线供应关断信号并且向第二驱动线供应接通信号，将由第二转换元件获得的第三电信号读取到所述信号线，并且
在读取第三电信号之后，通过向第一驱动线供应接通信号并且向第二驱动线供应关断信号，将已经传输到第一转换元件的由第三转换元件获得的第二电信号的一部分读取到所述信号线。
8.根据权利要求1所述的放射线成像装置，
其中，第一转换元件和第三转换元件布置在第一驱动线延伸的方向上，并且
第一转换元件和第二转换元件布置在所述信号线延伸的方向上。
9.根据权利要求1所述的放射线成像装置，其中，第一转换元件、第二转换元件和第三转换元件布置在所述信号线延伸的方向上。
10.根据权利要求1所述的放射线成像装置，
其中，所述多个转换元件还包括第四转换元件和第五转换元件，
所述多条驱动线还包括第三驱动线，
当连接到第一驱动线的开关元件和连接到第三驱动线的开关元件处于接通状态时，第四转换元件和所述信号线处于导通状态，并且
当连接到第一驱动线的开关元件、连接到第二驱动线的开关元件和连接到第三驱动线的开关元件处于接通状态时，第五转换元件和所述信号线处于导通状态。
11.一种放射线成像***，包括：
根据权利要求1所述的放射线成像装置；以及
信号处理部件，用于处理由放射线成像装置获得的信号。
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