CN103312990B - 放射线摄像设备和摄像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放射线摄像设备和摄像系统，放射线摄像设备包括：摄像单元，其中配置有多个像素以形成多个行和多个列；以及控制单元，用于控制所述摄像单元以进行用于重复初始化所述多个像素中的每个像素的复位操作、以及用于在所述复位操作之后从所述多个像素中的每个像素顺次读出信号的读出操作，其中，所述复位操作的一个周期长度短于所述读出操作所需的时间段，以及在所述复位操作中向所述多个像素中的每个像素所提供的信号的脉冲宽度短于在所述读出操作中向所述多个像素中的每个像素所提供的信号的脉冲宽度。

Description

放射线摄像设备和摄像系统

技术领域

本发明涉及一种放射线摄像设备和摄像系统。

背景技术

存在一种放射线摄像设备，其包括通过配置包括晶体管的多个像素所获得的像素阵列，其中，晶体管向用于将X射线或光转换成电荷的转换元件提供想要的电位，该放射线摄像设备在利用放射线照射之前，需要对由在这多个像素的每个像素中所生成的暗电流生成的电荷进行复位。为此，将这类放射线摄像设备设计成进行用于通过周期性地将多个像素的晶体管顺次设置为导通状态以对施加至转换元件的电压进行复位，来周期性地复位多个像素中的电荷的复位操作。

日本特开2007-151761说明了一种放射线摄像设备，该放射线摄像设备通过使用作为晶体管的传送开关元件来复位施加至转换元件的电压，其中，该传送开关元件用于将与转换元件所生成的电荷相对应的信号传送给信号线和用于处理来自该信号线的信号的电路。该文献还说明了这样一种放射线摄像设备，该放射线摄像设备检测X射线的照射，并且响应于X射线的照射，中断复位操作。中断复位操作会变换成用于将所有晶体管设置为非导通状态以使得像素累积与X射线的照射相对应的电荷的累积操作。该文献还说明了在从开始累积操作开始过去了预定时间段(累积时间)之后，该设备开始与用于顺次读出电荷作为像素信号的读出操作相对应的实际读取操作。根据日本特开2007-151761，该方法缩短了X射线的照射和读出图像信号操作的开始之间的时间，并且还抑制了由复位操作所导致的伪影的发生。

日本特开2010-268171说明了一种用于使得复位操作时各晶体管的导通状态的持续时间长于读出操作时各晶体管的导通时间的技术。这样提高复位效率。

注意，对于以上述方式根据X射线的照射所周期性地进行的中断复位操作，这使得像素阵列包括在中断之前已被复位的第一块和在中断之前未被复位的第二块。第一块和第二块的保持各晶体管处于非导通状态的累积时间有所不同。这导致产生基于累积时间期间在各像素中生成的暗电流的噪声信号值的差。这可能导致在与第一块相对应的第一图像区域和与第二块相对应的第二图像区域之间的边界部分处，产生大的浓度差。这将会影响放射线图像的可靠性。

发明内容

本发明人考虑到上述问题做出本发明，并且本发明有利于获得高质量的放射线图像。

本发明的一个方面，提供一种放射线摄像设备，包括：摄像单元，其中配置有多个像素以形成多个行和多个列，其中，每个像素包括用于将放射线转换成电荷的转换元件和具有栅极、源极和漏极的晶体管，所述源极和所述漏极中的一个连接至所述转换元件，并且所述源极和所述漏极中的另一个连接至电源；驱动单元，用于向所述晶体管的栅极，施加用于将所述晶体管设置为导通状态的导通电压和用于将所述晶体管设置为非导通状态的非导通电压中的一个；以及控制单元，用于控制所述驱动单元，以进行多次第一操作，响应于所述放射线的照射而停止所述第一操作中的所述导通电压的施加，进行第二操作，并且进行第三操作，其中，所述第一操作用于针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的晶体管的栅极施加所述导通电压，所述第二操作用于响应于所述第一操作中的所述导通电压的施加的结束而针对所述多个行、向所述晶体管的栅极施加所述非导通电压，以及所述第三操作用于响应于所述第二操作的结束而针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的所述晶体管的栅极施加所述导通电压，其中，所述控制单元控制所述驱动单元，以使得所述多次第一操作中的每次第一操作所需的时间短于所述第三操作所需的时间，并且使得在所述多次第一操作中的每次第一操作中施加所述导通电压的时间短于在所述第三操作中施加所述导通电压的时间。

根据本发明的另一方面，提供一种摄像系统，包括：上述的放射线摄像设备；以及放射线源，用于生成所述放射线。

根据本发明的又一方面，提供一种放射线摄像设备，包括：摄像单元，其中配置有包括用于将放射线转换成电荷的转换元件的像素以形成多个行和多个列；驱动单元，用于通过向每个像素提供第一信号来对所述转换元件中的每一个进行初始化，或者通过向每个像素提供第二信号来使所述转换元件中的每一个顺次输出信号；以及控制单元，用于控制所述驱动单元，以进行多次第一操作，进行第二操作，并且进行第三操作，其中，所述第一操作用于针对所述多个行、向所述多个行中的至少一行上的像素提供所述第一信号，所述第二操作用于响应于所述放射线的照射而停止所述第一操作、并且待机持续预定时间段，以及所述第三操作用于响应于所述第二操作的结束而针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的像素提供所述第二信号，其中，所述多次第一操作中的每次第一操作所需的时间短于所述第三操作所需的时间，并且在所述多次第一操作中的每次第一操作中提供所述第一信号的时间短于在所述第三操作中提供所述第二信号的时间。

根据本发明的又一方面，提供一种摄像系统，包括：上述的放射线摄像设备；以及放射线源，用于生成所述放射线。

通过以下参考附图对典型实施例的说明，本发明的其它特征将显而易见。

附图说明

图1A和1B是用于说明第一实施例的结构的例子的图；

图2A和2B是用于说明根据第一实施例的驱动方法的例子的图；

图3是用于说明根据比较例的驱动方法的例子的图；

图4A～4C是用于说明暗电流的响应特性的图；

图5A～5C是用于说明第一实施例的效果的图；

图6是用于说明根据第一实施例的另一驱动方法的例子的图；

图7A和7B是用于说明第一实施例的其它部分的结构的例子的电路图；

图8A和8B是用于说明应用了第一实施例的摄像系统的例子的图；

图9是用于说明第一实施例的其它部分的结构的例子的电路图；

图10A和10B是用于说明根据第二实施例的结构和驱动方法的例子的图；

图11是用于说明根据另一实施例的驱动方法的例子的图；

图12是用于说明根据第一实施例的另一驱动方法的例子的图；以及

图13是用于说明根据第一实施例的又一驱动方法的例子的图。

具体实施方式

第一实施例

下面参考附图说明根据第一实施例的放射线摄像设备100。本实施例示例性说明下面的情况：向放射线摄像设备100应用通过使用荧光体将放射线转换成光、然后通过光电转换将光转换成电信号的方案。然而，本实施例不局限于该方案。例如，可以向放射线摄像设备100应用通过使用诸如非晶硅元件等的转换元件而将放射线转换成电信号的方案。假定在下面的说明中，放射线包括诸如X射线、α射线、β射线和γ射线等的电磁波。

图1A是用于说明应用了放射线摄像设备100的摄像系统的框图。摄像系统可以包括例如放射线摄像设备100、放射线源501、曝光开关503和放射线控制器502。在操作者按下曝光开关503之后，放射线源501可以根据来自放射线控制器502的控制信号照射放射线505。放射线摄像设备100的检测单元506可以检测放射线的照射。这使得可以根据放射线的照射来驱动放射线摄像设备100。在这种情况下，将检测单元506设置在放射线摄像设备100中。然而，可以将检测单元506设置在可以检测所照射的放射线的其它地方。图1B是用于说明放射线摄像设备100的一部分的框图。放射线摄像设备100可以包括例如检测单元506、控制单元108、驱动单元102、摄像单元101和处理单元106。检测单元506检测放射线的照射。控制单元108通过向用于驱动摄像单元101的驱动单元102输出控制信号来控制摄像单元101的操作。处理单元106对从摄像单元101读出的信号进行处理。

可以将检测单元506设置在可以检测放射线的照射的任何地方，并且可以将其设置在例如包括荧光体(未示出)的摄像单元101的一部分上。在这种情况下，检测单元506可以包括例如转换元件PD、由放大器ampX和反馈电阻器Rf构成的放大器电路50、以及比较器CMP。作为转换元件PD，可以使用例如使用非晶硅的PIN型光电二极管或MIS型光电转换元件。在照射放射线时，光入射转换元件PD，并且放大器电路50放大相应信号。比较器CMP将放大后的信号与基准电位VrefX进行比较，并且输出该结果作为信号507。这样，检测单元506检测到照射了放射线。

摄像单元101具有被配置成形成多个行和多个列的像素201。为了简便，假定摄像单元101具有被配置成形成8行×8列的像素201。可以在摄像单元101中配置信号线Sig₁～Sig₈，以分别对应于各个列的像素201。例如，第m行、第n列上的像素201可以包括转换元件S_mn和晶体管T_mn。转换元件S_mn包括两个电极之间的半导体，并且可以将放射线或光转换成电荷。可以将转换元件S_mn的一个电极电连接至晶体管T_mn，并且可以将另一电极电连接至传感器偏压Vs。作为转换元件S_mn，可以使用例如使用非晶硅作为半导体的PIN型光电二极管或MIS型光电转换元件。另外，作为转换元件S_mn，可以使用利用非晶硒作为半导体、并且将放射线直接转换成电荷的元件。作为晶体管T_mn，可以使用例如薄膜晶体管(TFT)。晶体管T_mn具有栅极、源极和漏极。将源极和漏极中的一个连接至转换元件的一个电极。将电源连接至源极和漏极中的另一个。在本实施例中，将源极和漏极中的另一个连接至作为处理单元106的电源的恒压源(基准电压Vref1)。当向栅极提供信号G_m的导通电压时，接通晶体管T_mn。可以将与累积在转换元件S_mn中的电荷的量相对应的信号输出给信号线Sig_n。在这种情况下，在导通状态下经由晶体管T_mn从恒压源施加预定恒压，从而复位转换元件中的电压并且复位由转换元件所生成的电荷。这样，设备根据信号G1～G8的导通电压，从各个像素201读出与转换元件中所累积的电荷相对应的信号，并且可以经由信号线Sig₁～Sig₈将各个读出的信号输入给处理单元106。然后复位各像素201。将用于通过将各晶体管的源极和漏极中的一个连接至相应转换元件、并且将源极和漏极中的另一个连接至恒压源来顺次设置多个行的各个像素201的晶体管T_mn的操作，称为复位操作。

驱动单元102可以向晶体管T_mn的栅极提供信号G1～G8，其中，信号G1～G8各自具有用于将晶体管T_mn设置为导通状态的导通电压和用于将晶体管T_mn设置为非导通状态的非导通电压。驱动单元102包括例如与摄像单元101的各个行相对应的D触发器(以下简称为DFF1～DFF8，并且通称为DFF)，并且可以形成移位寄存器。驱动单元102可以包括与各个DFF相对应的AND电路和电平转换电路LEVEL。驱动单元102可以从时序生成器TG接收信号DIO、CPV和OE。信号DIO是要输入给DFF1的开始脉冲信号。信号CPV是用于将各DFF所保持的脉冲移位至下一DFF的移位锁定信号。信号OE是用于确定是否将各DFF保持的状态输出给相应的电平转换电路LEVEL的输出使能信号。电平转换电路LEVEL是用于转换电压电平的电路。这样，驱动单元102可以在信号OE处于高电平时，选择性地向摄像单元101输出各DFF所保持的导通电压或非导通电压。驱动单元102还可以在信号OE处于低电平时，向摄像单元101输出非导通电压。

控制单元108可以包括时序生成器TG、计数器CNT、单元510、存储单元M和开关SW。单元510可以根据来自检测单元506的信号507，响应于放射线的照射，将与计数器CNT的计数值相对应的值存储在存储单元M中。单元510可以通过使用开关SW，在将信号OE连接至时序生成器TG和将该信号固定至低电平之间进行切换。时序生成器TG可以生成两种类型的时序TGK和TGH。稍后与驱动方法的说明一起，详细说明该操作。

图2A是用于说明放射线摄像设备100的操作的时序图。图2A从上至下示出摄像单元101的操作状态、用于检测放射线的照射的检测信号的输出值和对该检测的判断结果。图2A还顺次示出信号DIO、CPV和OE、计数器CNT的计数值counter、以及存储在存储单元M中的信息memory。此外，图2A顺次示出信号G1～G8。摄像单元101的操作可以包括下述的第一至第六操作。

第一操作是用于以至少一行为单位周期性地复位多个像素201中的每个像素的复位操作。换句话说，第一操作是用于使驱动单元102对多个行顺次进行向像素201的多个行中的至少一行上的晶体管T_mn的栅极施加导通电压的操作。设备可以重复进行复位操作多次，直到照射放射线为止。在这种情况下，复位操作的周期是复位所有像素201所需的时间，并且是像素201中预先已被复位的预定像素的复位开始和接着要复位的预定像素的复位开始之间的时间。可选地，复位操作的周期是像素201中预先已被复位的预定像素的复位结束和接着要复位的预定像素的复位结束之间的时间。在本实施例中，可以通过将向每一行的晶体管T_mn施加导通电压期间的时间乘以行的数量所获得的时间来表示复位操作的周期。可以在输入信号DIO之后，通过根据信号CPV顺次激活信号G1～G8，来进行与一个周期相对应的复位操作(用于复位所有像素201的处理)。该复位操作可以周期性地对基于在各个像素201中所生成的暗电流的噪声信号成分进行初始化。在输入信号DIO之后，可以根据信号CPV从1～8顺次对计数值counter进行计数。

控制单元108根据放射线的照射来控制驱动单元102，以通过停止第一操作中的导通电压的施加来中断第一操作，并且变换成第二操作。第二操作是累积操作，该操作用于使驱动单元102向晶体管T_mn的栅极施加非导通电压以将晶体管T_mn设置为非导通状态，从而将与在转换元件S_mn中所生成的电荷相对应的电信号累积在像素201中。在本实施例中，在累积操作中，驱动单元102向多个像素201的所有晶体管T_mn的栅极施加非导通电压。在第二操作中，各像素201累积与包括通过放射线的照射所生成的电荷的电荷相对应的电信号。另外，控制单元108控制驱动单元102进行第三操作，其中，第三操作用于使驱动单元102对多个行顺次进行向像素201的多个行中的至少一行上的晶体管T_mn的栅极施加导通电压。第三操作是用于将与所累积的电荷的量相对应的像素信号从各个像素201读出至处理单元106的读出操作。在第二操作中，设备根据放射线的照射，将与计数值counter相对应的值存储在存储单元M中。在这种情况下，设备存储通过向计数值counter相加1所获得的值。

控制单元108响应于第三操作的结束，控制驱动单元102变换成第四操作。第四操作可以包括多次复位操作(第二复位操作)。换句话说，第四操作是用于使驱动单元102对多个行顺次进行向像素201的多个行中的至少一行上的晶体管T_mn的栅极施加导通电压的操作。设备在多次第四操作之后，通过向在第一操作中停止了施加导通电压的行停止施加导通电压来终止第四操作。设备根据例如存储在上述存储单元M中的信息memory进行该终止。在这种情况下，在进行与两个周期相对应的复位操作之后，设备在第三个周期中断第四操作。然而，需要重复该操作如下次数，其中，该次数是为了复位各个像素201中由暗电流所生成的电荷所需的次数(例如，5次)。在本实施例中，优选在重复复位操作5次以上之后终止第四操作。

控制单元108控制驱动单元102以通过根据第一操作停止第四操作中的导通电压的施加来中断第四操作，从而终止第四操作，并且响应于第四操作的结束而变换成第五操作。如第二操作一样，第五操作是累积操作，该操作使驱动单元102向晶体管T_mn的栅极施加非导通电压以将晶体管T_mn设置为非导通状态，从而将与转换元件S_mn中所生成的电荷相对应的电信号累积在像素201中。在第五操作中，不利用放射线照射各像素201，因此累积与由暗电流所生成的电荷相对应的电信号。另外，控制单元108控制驱动单元102以进行第六操作，其中，第六操作用于使驱动单元102对多个行顺次进行向像素201的多个行中的至少一行上的晶体管T_mn的栅极施加导通电压。在第六操作中，设备将与由暗电流所生成的电荷相对应的电信号(暗像素信号)从各像素201读出至处理单元106。暗像素信号包括用于校正像素201的偏移成分的信号。此后，放射线摄像设备100的处理单元106可以获得与各像素201有关的图像信号(第一图像信号)和通过暗像素信号所获得的第二图像信号。处理单元106优选计算第一图像信号和第二图像信号之间的差以获得该结果作为放射线图像。然而，本发明不局限于此，并且可以通过使用设置在放射线摄像设备100外部的另一处理设备(未示出)来计算该差。通过图2A可知，在放射线摄像设备100中，第一操作的周期短于第三操作所需的时间。控制单元108还控制驱动单元102以使得在第一操作中施加导通电压期间的时间短于在第三操作中施加导通电压期间的时间。控制单元108可以通过在时序生成器TG中切换两种类型的时序TGK和TGH来进行该操作。

与比较例进行比较，参考图3～10B说明通过使得第一操作中施加导通电压期间的时间短于第三操作中施加导通电压期间的时间来使得第一操作的周期短于第三操作所需的时间所获得的效果。首先参考图3说明比较例。图3的上部分示出像素201具有的暗电流的响应特性。图3在之下示出摄像单元101的操作状态、用于检测放射线的照射的检测信号的输出值和对该检测的判断结果。为了简便，图3在之下还示出信号G1～G5。在该比较例中，第一操作中施加导通电压期间的时间等于第三操作中施加导通电压期间的时间，并且第一操作的周期等于第三操作所需的时间。

在这种情况下，图3示出在根据信号G2施加导通电压时照射放射线的情况。图3中的Q2X对应于在第二操作的累积操作时累积在第二列上的像素201中的电荷的量，即通过对从点a到点c的暗电流的响应特性进行积分所获得的值。同样，Q3X对应于通过对从点b到点d的暗电流的响应特性进行积分所获得的值，Q2F对应于通过对从点e到点g的响应特性进行积分所获得的值，并且Q3F对应于通过对从点f到点h的响应特性进行积分所获得的值。

暗电流针对向转换元件S_mn施加传感器偏压的响应特性不总是恒定的。例如，摄像单元101表现出如图4A所示一样的、在向摄像单元101施加传感器偏压之后所获得的特性。例如，摄像单元101可以使用用于通过照射光来降低残差图像的方法。在这种情况下，摄像单元101表现出如图4B所示一样的特性。另外，例如，摄像单元101可以使用用于通过照射放射线来降低暗电流的方法。在这种情况下，摄像单元101表现出如图4C所示一样的特性。如果例如使用由非晶硅制成的光电二极管，则约需60秒来稳定暗电流。

如上所述，驱动单元102根据放射线的照射，通过停止第一操作中的导通电压的施加来中断第一操作，并且变换成第二操作。这使得摄像单元101包括第一块和第二块，其中，在停止施加导通电压之前，已向第一块施加了导通电压，以及在停止施加导通电压之前，没有向第二块施加导通电压。在上述情况下，第一块包括第一行和第二行上的像素201，并且第二块包括第三～第五行上的像素201。然而，暗电流的上述响应特性增大了第一块和第二块之间的边界部(第二行和第三行)上的Q2X和Q3X之间的差和Q2F和Q3F之间的差。结果，读出第一图像信号和第二图像信号，这会生成边界部上的信号输出值的阶跃(以下称为“由复位中断导致的阶跃”)。图5A示出通过针对摄像单元101的所有行、绘制在比较例中所获得的放射线图像和输出值而获得的图。图5A示出下面的情况：第一操作中每一行施加导通电压期间的时间和第三操作中每一行施加导通电压期间的时间两者都是66μsec。如图5A所示，生成了由复位中断导致的阶跃。

接着参考图2B说明下面的情况：通过使得第一操作中施加导通电压期间的时间Δton短于第三操作中施加导通电压期间的时间ΔTon，使得第一操作的周期短于第三操作所需的时间。图2B示出与图3相对应的每一状态。图2B中的Q2X和Q3X之间的差、以及Q2F和Q3F之间的差小于图3所示的比较例中的Q2X和Q3X之间的差、以及Q2F和Q3F之间的差。这使得可以降低由复位中断所导致的阶跃。图5B示出在图2B所示情况下所获取的放射线图像、以及通过针对摄像单元101的所有行绘制输出值所获得的图。图5B示出下面的情况：第一操作中每一行施加导通电压期间的时间为8μsec，并且第三操作中每一行施加导通电压期间的时间为66μsec。如上所述，本实施例可以降低由复位中断所导致的阶跃，并且可以获得高质量的放射线图像。另外，由于时间Δton短于时间ΔTon，所以当在第一操作中向特定行施加导通电压的情况下照射放射线时，由晶体管T_mn所传送的电信号减小。这可以降低由复位中断所导致的阶跃。

另外，如图2B所示，假定Δton是第一操作中施加导通电压期间的时间，x是行的数量，并且Δt是第一操作的周期，则Δton*x=Δt可以成立。另外，假定T2是第二操作的开始时间，并且T4是第四操作的开始时间，则优选使Δt<(T4-T2)/10成立。此外，假定T5是第五操作的开始时间，并且f(t)是转换元件S_mn中的暗电流的响应特性，则优选使下面的关系成立：

$|{\&Integral;}_{T2-\mathrm{\&Delta;t}}^{T2}f\left(t\right)\mathrm{dt}-{\&Integral;}_{T5-\mathrm{\&Delta;t}}^{T5}f\left(t\right)\mathrm{dt}|\&le;(2\&times;\mathrm{\&sigma;})$

其中，σ表示通过计算第一图像信号和第二图像信号之间的差所获得的图像信号的标准偏差。这使得Q2X和Q3X之间的差、以及Q2F和Q3F之间的差充分小于Q2X和Q3X、以及Q2F和Q3F的绝对值，因此，可以降低由复位中断所导致的阶跃。

图5C示出通过以横坐标表示第一操作中施加导通电压期间的时间Δton、并且以纵坐标表示由复位中断所导致的阶跃的量进行绘图所获得的结果。通过图5C可知，缩短第一操作中施加导通电压期间的时间Δton，将降低由复位中断所导致的阶跃。

图6示出以像素201中的两行为单位进行上述第一操作和第四操作的情况。这使得可以将第一操作和第四操作的周期Δt进一步减小至1/2。第一操作和第四操作的周期Δt差不多等于通过将Δton乘以行的数量所获得的时间。为此，通过图5C可知，第一操作和第四操作的周期Δt与由复位中断所导致的阶跃的量成正比。因此，以两行为单位进行第一操作和第四操作，会将阶跃的量降低至1/2。可以以两个以上的行为单位进行第一操作和第四操作。这可以获得更高质量的放射线图像。

第一操作和第四操作的执行顺序不局限于以上所述，只要降低由复位中断所导致的阶跃即可。例如，如图12所示，设备可以重复进行以一行为单位对奇数行进行的复位、并且以一行为单位对偶数行进行的复位。可选地，可以将上述顺序设置成以两行为单位对奇数行进行复位、并且以两行为单位对偶数行进行复位，如图13所示。在图12和13所示的例子中，在第一操作中，对于每一行，用于向晶体管T_mn的栅极提供导通电压的时间段为16[μsec]，并且在第三操作中，对于每一行，用于向晶体管T_mn的栅极提供导通电压的时间段为66[μsec]。而且，在第一操作中，第一操作中向特定行提供导通电压的结束和向下一行提供导通电压的开始之间的时间段为16[μsec]。

下面参考图7A和7B说明用于处理从各像素201读出的信号的方法的例子。图7A示出处理单元106的结构的具体例子。放射线摄像设备100还可以包括电源控制单元107。电源控制单元107根据来自控制单元108的控制信号118，控制分别向上述摄像单元101、驱动单元102和处理单元106所提供的电源(包括Vref1、Vref2、Vref3、Vs和电源(未示出))。除如上所述包括信号CPV、DIO和OE的信号118以外，控制单元108还可以输出用于控制处理单元106的针对处理单元106的控制信号。针对处理单元106的控制信号可以包括信号116、117a、117b、120oe、120n和120s。

处理单元106可以包括读出单元103a和103b、模拟/数字转换单元104a和104b、以及数字信号处理单元105。如图7B所例示，读出单元103a包括放大器单元202a、SH单元203a、多路复用器204a和可变放大器205a。放大器单元202a可以包括与摄像单元101的各个行相对应的多个放大器电路。例如，第n列放大器电路可以包括运算放大器A_n、反馈电容器Cf_n和复位开关RC_n。可以向运算放大器A_n的非反转输入端子(以“＋”表示)输入基准电压Vref1。在本实施例中，用于提供基准电压Vref1的电源对应于本发明中的恒压源。SH单元203a可以包括多个采样/保持电路。例如，第n列采样/保持电路可以包括多个开关SHON_n、SHOS_n、SHEN_n和SHES_n、以及多个电容器Chon_n、Chos_n、Chen_n和Ches_n。多路复用器204a可以包括与各列相对应的开关组。例如，可以在第n列上配置开关MSON_n、MSOS_n、MSEN_n和MSES_n。多路复用器204a可以在切换上述开关组时，经由源极跟随器晶体管SFNa和SFSa将从摄像单元101的各个行所读出的信号输入给可变放大器205a。这样，读出单元103a可以从摄像单元101的各个行所读出的信号，顺次读出包括放大后的第一图像信号的S信号以及作为放大部分与的偏移部分的N信号，并且放大输出这些差。尽管以上说明了读出单元103a，但是这同样适用于读出单元103b。

在这种情况下，可以将摄像单元101的像素201分成第一像素组101a和第二像素组101b。第一像素组101a包括第一至第八行、第一至第四列上的像素101。第二像素组101b可以包括第一至第八行、第五至第八列上的像素101。读出单元103a可以读出第一像素组101a中所包括的各像素201的信号。模拟/数字转换单元104a可以将各读出信号转换成数字信号。同样，第二像素组101b可以读出各信号，并且将其转换成数字信号。将各转换后的数字信号输入给用于对信号进行预定信号处理的信号处理单元105。信号处理单元105可以经由配线115将作为结果的信号输出给显示单元(未示出)。

如图8A所例示，可以以其它形式将放射线摄像设备100应用于摄像系统。图8A所示的摄像系统与图1A所示的不同在于，控制单元108可以根据来自放射线控制器502的控制信号504，直接检测放射线的照射。如上所述，不管设备使用用于检测放射线的有线方法还是无线方法，都可以将放射线摄像设备100应用于摄像系统。

另外，如图8B所例示，可以以其它形式将放射线摄像设备100应用于摄像系统。该摄像系统通过检测传感器偏压Vs的电流变化来检测放射线的照射。可以通过使得放射线摄像设备100包括电流检测单元508来检测电流的该变化。在这种情况下，放射线摄像设备100可以使用图9所例示的结构。如上所述，放射线摄像设备100可以使用用于检测放射线的各种方法，并且可以将放射线摄像设备100以各种形式应用于摄像系统。

为了在短时间段内对许多患者进行连续拍摄，将从向摄像单元101施加偏压的时刻开始到开始第二操作的时刻的时间设置成例如60秒以下，这是有效率的。当摄像单元101使用利用照射放射线降低暗电流的方法时，可以将从利用光照射摄像单元101的时刻到开始第二操作的时刻的时间设置成60秒以下。另外，可以将包括第一至第六操作的一系列操作所需的时间设置成60秒以下。

第二实施例

参考图10A、10B和11说明根据第二实施例的放射线摄像设备200。与图10A、10B和11中的相同附图标记表示第一实施例中的相同组件，因此省略对其的说明。图10A是用于说明驱动放射线摄像设备200的摄像系统的例子的框图。第二实施例与第一实施例的不同在于，从DFF1侧和DFF8侧两者输入信号DIO。

图10B是用于以与第一实施例中图2A所示的相同方式驱动放射线摄像设备200的时序图。在放射线摄像设备200中，驱动单元102可以按照信号G1～G4的顺序施加导通电压。同时，驱动单元102可以按照信号G8～G5的顺序施加导通电压。也就是说，可以从摄像单元101中的第一行和第八行开始向中间行(第四行和第五行)顺次复位像素201。这可以将复位操作的周期Δt减小成1/2，因此可以降低在随后所获得的放射线图像中可能发生的浓度差的阶跃。另外，在上述情况下，设备从摄像单元101的上端和下端向中间行顺次复位像素201，因此降低在中间行上的信号值的阶跃的产生。设备可以从摄像单元101的中间行向上端和下端顺次进行复位操作。在这种情况下，在放射线摄像设备200中，可以在按照信号G5～G8的顺序顺次施加导通电压的情况下，控制驱动单元102按照信号G4～G1的顺序顺次施加导通电压。

参考图11说明第二实施例的应用。为了简便，图11示意性示出包括摄像单元101、驱动单元102和处理单元106的放射线摄像设备。图11中的各箭头520表示驱动单元102的第一和第四操作中摄像单元101的扫描方向，即摄像单元101中的复位顺序。由信号SHL1和SHL2确定摄像单元101的扫描方向。在这种情况下，设备通过向驱动单元102输入信号DIO来以12行为单位对像素201进行复位，因此可以将复位操作的周期Δt减小至1/12。

这样，可以分别对摄像单元101中的多个区域中的每个区域进行如第一和第四操作一样的复位操作。使得用于复位这多个区域中的每个区域中所包括的多个像素201的顺序与相邻区域的有所不同。这降低了在相邻区域之间的边界部上的噪声信号值的阶跃。因此，根据本实施例，可以获得高质量的放射线图像。

尽管以上说明了两个实施例，但是本发明不局限于此，目的、状态、用途、功能和其它规范可以根据需要而改变，并且可以通过其它实施例来实现。在上述实施例中，示出了各像素201具有下面的结构：该结构通过将晶体管T_mn设置为导通状态、并且将在转换元件S_mn中所生成的电荷传送给信号线Sig_n来进行复位操作和读出操作，所谓的破坏性读出。但是像素201的结构不局限于此。各像素201可以具有众所周知的其它结构，例如，用于进行非破坏性读出的、由多个晶体管(诸如传送晶体管、放大器晶体管和复位晶体管)所构成的结构。在这种情况下，可以将用于传送电荷的控制信号(第一信号)提供给用于读出操作的像素201(像素201中的传送晶体管)，并且可以将用于复位像素201的控制信号(第二信号)提供用于复位操作的像素201(像素201中的复位晶体管)。

尽管参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局限于所公开的典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功能。

Claims (18)

1.一种放射线摄像设备，包括：

摄像单元，其中配置有多个像素以形成多个行和多个列，其中，每个像素包括用于将放射线转换成电荷的转换元件和具有栅极、源极和漏极的晶体管，所述源极和所述漏极中的一个连接至所述转换元件，并且所述源极和所述漏极中的另一个连接至电源；以及

驱动单元，用于向所述晶体管的栅极，施加用于将所述晶体管设置为导通状态的导通电压和用于将所述晶体管设置为非导通状态的非导通电压中的一个，

其特征在于，还包括：

控制单元，用于控制所述驱动单元，以进行多次第一操作，响应于所述放射线的照射而停止所述第一操作中的所述导通电压的施加，进行第二操作，并且进行第三操作，其中，所述第一操作用于针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的晶体管的栅极施加所述导通电压，所述第二操作用于响应于所述第一操作中的所述导通电压的施加的结束而针对所述多个行、向所述晶体管的栅极施加所述非导通电压，以及所述第三操作用于响应于所述第二操作的结束而针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的所述晶体管的栅极施加所述导通电压，

其中，所述控制单元控制所述驱动单元，以使得所述多次第一操作中的每次第一操作所需的时间短于所述第三操作所需的时间，并且使得在所述多次第一操作中的每次第一操作中施加所述导通电压的时间短于在所述第三操作中施加所述导通电压的时间。

2.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，所述控制单元控制所述驱动单元，以在多次第四操作中，在所述多个行中的、停止所述第一操作中的所述导通电压的施加的行处，停止所述第四操作中的所述导通电压的施加，进行第五操作，并且进行第六操作，其中，所述第四操作用于响应于所述第三操作的结束而针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的所述晶体管的栅极施加所述导通电压，所述第五操作用于响应于所述第四操作中的所述导通电压的施加的结束而针对所述多个行、向所述晶体管的栅极施加所述非导通电压，以及所述第六操作用于响应于所述第五操作的结束而针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的所述晶体管的栅极施加所述导通电压。

3.根据权利要求2所述的放射线摄像设备，其中，还包括处理单元，所述处理单元用于获得通过所述第三操作获得的第一图像信号和通过所述第六操作获得的第二图像信号。

4.根据权利要求3所述的放射线摄像设备，其中，所述处理单元计算并获得所述第一图像信号和所述第二图像信号之间的差。

5.根据权利要求2所述的放射线摄像设备，其中，假定Δton是所述第一操作中施加所述导通电压的时间，x是所述多个行的行的数量，Δt是所述第一操作的周期，T2是所述第二操作的开始时间，以及T4是所述第四操作的开始时间，则如下关系成立：

Δton*x＝Δt<(T4-T2)/10。

6.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，对所述摄像单元中的多个区域中的每个区域进行所述第一操作，所述多个区域中的每个区域包括构成多个行的多个像素，以及以至少一行为单位周期性地对所述多个区域中的每个区域中所包括的多个像素进行复位的顺序与针对相邻区域中所包括的多个像素进行复位的顺序不同。

7.根据权利要求3所述的放射线摄像设备，其中，假定Δt是所述第一操作或所述第四操作的周期，T2是所述第二操作的开始时间，T5是所述第五操作的开始时间，f(t)是所述转换元件中的暗电流的响应特性，并且σ是通过计算所述第一图像信号和所述第二图像信号之间的差所获得的图像信号的标准偏差，则如下关系成立：

$|{\&Integral;}_{T2-\mathrm{\&Delta;}t}^{T2}f\left(t\right)dt-{\&Integral;}_{T5-\mathrm{\&Delta;}t}^{T5}f\left(t\right)dt|\&le;(2\&times;\mathrm{\&sigma;}).$

8.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，从向所述摄像单元施加偏压的时刻到开始所述第二操作的时刻的时间不长于60秒。

9.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，从利用光照射所述摄像单元的时刻到开始所述第二操作的时刻的时间不长于60秒。

10.根据权利要求2所述的放射线摄像设备，其中，在60秒内进行从所述第一操作至所述第六操作的一系列操作。

11.根据权利要求1所述的放射线摄像设备，其中，每个像素中的所述转换元件包括具有将放射线转换成光的荧光体的层以及光电转换元件。

12.一种摄像系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1所述的放射线摄像设备；以及

放射线源，用于生成所述放射线。

13.一种放射线摄像设备，包括：

摄像单元，其中配置有包括用于将放射线转换成电荷的转换元件的像素以形成多个行和多个列；以及

驱动单元，用于通过向每个像素提供第一信号来对所述转换元件中的每一个进行初始化，或者通过向每个像素提供第二信号来使所述转换元件中的每一个顺次输出信号，

其特征在于，还包括：

控制单元，用于控制所述驱动单元，以进行多次第一操作，进行第二操作，并且进行第三操作，其中，所述第一操作用于针对所述多个行、向所述多个行中的至少一行上的像素提供所述第一信号，所述第二操作用于响应于所述放射线的照射而停止所述第一操作、并且待机持续预定时间段，以及所述第三操作用于响应于所述第二操作的结束而针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的像素提供所述第二信号，

其中，所述多次第一操作中的每次第一操作所需的时间短于所述第三操作所需的时间，并且在所述多次第一操作中的每次第一操作中提供所述第一信号的时间短于在所述第三操作中提供所述第二信号的时间。

14.根据权利要求13所述的放射线摄像设备，其中，所述控制单元控制所述驱动单元，以进行多次第四操作，进行第五操作，并且进行第六操作，其中，所述第四操作用于响应于所述第三操作的结束而针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的像素提供所述第一信号，所述第五操作用于在所述多个行中的、停止所述第一操作中的所述第一信号的提供的行处停止所述第四操作中的所述第一信号的提供并且待机持续预定时间段，以及所述第六操作用于响应于所述第五操作的结束而针对所述多个行、顺次向所述多个行中的至少一行上的像素提供所述第二信号。

15.根据权利要求14所述的放射线摄像设备，其中，还包括处理单元，所述处理单元用于获得通过所述第三操作获得的第一图像信号和通过所述第六操作获得的第二图像信号。

16.根据权利要求15所述的放射线摄像设备，其中，所述处理单元计算并获得所述第一图像信号和所述第二图像信号之间的差。

17.根据权利要求13所述的放射线摄像设备，其中，每个像素中的所述转换元件包括具有将放射线转换成光的荧光体的层以及光电转换元件。

18.一种摄像系统，其特征在于，包括：

根据权利要求13所述的放射线摄像设备；以及

放射线源，用于生成所述放射线。