CN103369256A

CN103369256A - 放射线成像装置、放射线成像系统及放射线成像装置的控制方法

Info

Publication number: CN103369256A
Application number: CN2013101158130A
Authority: CN
Inventors: 八木朋之; 亀岛登志男; 竹中克郎; 佐藤翔; 岩下贵司; 菅原恵梨子; 冈田英之
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2013-04-03
Publication date: 2013-10-23
Also published as: US20130264489A1; EP2648019A2; JP2013219408A

Abstract

本发明公开了放射线成像装置、放射线成像系统及放射线成像装置的控制方法。该放射线成像装置，包括：包括矩阵状配置的多个像素的像素阵列，其中，每个像素包含被配置将放射线转换成电荷的转换元件和被配置为传送基于电荷的电信号的开关元件；向转换元件供给用于使转换元件将放射线转换成电荷的电压的偏压布线；被配置为向偏压布线供给电压的电源单元；和被配置为检测向像素阵列的放射线照射的开始的检测单元，其中，检测单元包含被配置为基于通过对流过多个偏压布线中的至少两个偏压布线的至少两个电流进行计算所得到的比较结果检测对于像素阵列的放射线照射的开始的检测电路。

Description

放射线成像装置、放射线成像系统及放射线成像装置的控制方法

技术领域

本发明涉及用于医疗诊断和工业非破坏性检查的放射线成像装置和系统以及该放射线成像装置的控制方法。本发明尤其涉及如下的放射线成像装置和系统以及该放射线成像装置的控制方法，通过该放射线成像装置和系统，能够检测来自放射线产生装置的放射线照射的有无（诸如放射线照射的开始或结束）。

背景技术

使用平板检测器（以下，简写为FPD）的放射线成像装置与放射线产生装置的放射线照射同步地执行成像操作。如在国际公布No.WO2000/06582中提出的那样，作为用于该同步化的技术，可以使用以下的技术。在切换开关元件的导通状态和非导通状态以检测放射线产生装置的放射线照射的同时，检测流过向转换元件供给偏压的偏压布线的电流。根据检测的结果控制放射线成像装置的操作。根据该同步化技术，如在日本专利公开No.2010-268171中提出的那样，会出现如下问题，即在切换开关元件的导通状态和非导通状态时产生的噪声影响流过向转换元件供给偏压的布线的电流以降低检测精度。为了减少这种噪声的影响，日本专利公开No.2010-268171描述以下的提案。第一提案是在电流检测单元与偏压布线之间设置滤波器电路。第二提案是对于电流检测单元的输出端子设置采样和保持电路，并在切换开关元件的导通状态和非导通状态的定时执行中断采样和保持的处理。第三提案是对受噪声影响的电流与事先获得并存储于存储单元中的噪声波形执行差分处理。第四提案是使向某行上的开关元件供给用于将该开关元件设为非导通状态的非导通电压的定时与向另一行上的开关元件供给用于将该开关元件设为导通状态的导通电压的定时对准，以消除噪声。

但是，要以更高的即时性以及高的精度检测放射线照射的有无，日本专利公开No.2010-268171的提案是不够的。根据第一提案，由于根据切换定时的定时设定滤波器电路的频带限制并且延迟增加，因此出现检测即时性的问题。根据第二提案，在放射线照射在中断采样和保持期间开始的情况下，由于直至重新开始采样和保持才进行检测，因此，出现检测即时性的问题。根据第三和第四提案，由于像素阵列中的布线的电阻和电容的变化以及开关元件的特性和性能的变化导致像素阵列中的噪声波形变化，并且难以充分地减少噪声影响，因此，出现检测精度的问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种放射线成像装置，该放射线成像装置包括：像素阵列，其包括以矩阵形式布置的多个像素，其中，每个像素包含被配置将放射线转换成电荷的转换元件和被配置为传送基于该电荷的电信号的开关元件；偏压布线，通过该偏压布线向转换元件供给用于使转换元件将放射线转换成电荷的电压；电源单元，其被配置为向偏压布线供给电压；和检测单元，其被配置为检测对于像素阵列的放射线照射的开始，其中，所述多个像素被分成多个像素组，偏压布线被布置为与多个像素组一一对应，并且，检测单元包含检测电路，该检测电路被配置为基于通过计算流过多个偏压布线中的至少两个偏压布线的至少两个电流所得到的比较结果检测对于像素阵列的放射线照射的开始。

根据本发明的另一方面，提供了一种放射线成像装置的控制方法，该放射线成像装置包括：像素阵列，其包括以矩阵形式布置的多个像素，其中，每个像素包含被配置将放射线转换成电荷的转换元件和被配置为传送基于该电荷的电信号的开关元件（T）；偏压布线（Vs），其向转换元件供给用于使转换元件将放射线转换成电荷的电压；以及电源单元，其被配置为向偏压布线供给电压，其中，像素阵列包含被分成多个像素组的多个像素，并且偏压布线被设置为与多个像素组一一对应，该控制方法包括：基于通过计算流过多个偏压布线中的至少两个偏压布线的至少两个电流所得到的比较结果检测对于像素阵列的放射线照射；和根据所检测的放射线照射控制驱动电路的操作。

根据本发明的各方面，能够提供以高的即时性以及高的精度检测放射线照射的有无的放射线成像装置。

参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本发明的其它特征将变得清晰。

附图说明

图1A是放射线成像装置和系统的示意图，图1B是根据第一示例性实施例的放射线成像装置的一个像素的等价电路图。

图2A和图2B是根据第一示例性实施例的放射线成像装置的示意性等价电路图。

图3是电流检测电路以及检测电路的示意性等价电路图。

图4A和图4B是根据第一示例性实施例的放射线成像装置的时序图。

图5A、图5B和图5C是放射线成像装置的时序图。

图6A和图6B是根据第一示例性实施例的另一放射线成像装置的示意性等价电路图。

图7A和图7B是根据第一示例性实施例的另一放射线成像装置的示意性等价电路图。

图8是根据第一示例性实施例的另一放射线成像装置的示意性等价电路图。

图9A和图9B是根据第二示例性实施例的放射线成像装置的示意图。

图10是根据第二示例性实施例的放射线成像装置的示意图。

具体实施方式

以下，将参照附图描述本发明的示例性实施例。本发明中的放射线包括与由从放射线衰减释放的粒子（包含光子）形成的射束对应的α射线、β射线和γ射线等以及诸如X射线、粒子射线和宇宙射线的具有相当的或更高的能量的射束。

第一示例性实施例

将通过使用图1B描述本发明的概念。图1B示出根据本发明的第一示例性实施例的以矩阵形式设置有多个像素的像素阵列中的一个像素的示意性等价电路。这里的像素阵列指的是以矩阵形式布置多个像素的基板上的如下区域，该区域包括布置多个像素的区域和多个像素之间的区域。图1B所示的一个像素110包括转换元件S和开关元件T，该转换元件S在两个电极之间具有半导体层并被配置为将放射线转换成电荷，该开关元件T被配置为传送根据该电荷的电信号。对于转换元件S，优选使用间接型转换元件或直接型转换元件，该间接型转换元件具有光电转换元件以及被配置为将放射线转换成可由该光电转换元件检测的谱带中的光的波长转换体，该直接型转换元件被配置为直接将放射线转换成电荷。根据本示例性实施例，对于作为一种类型的光电转换元件的光电二极管，使用被布置于诸如玻璃基板的绝缘基板上并且包含非晶硅作为主材料的PIN型光电二极管。这里的转换元件S具有电容，并且，转换元件S的电容由Cs表示。对于开关元件T优选使用包含控制端子和两个主端子的晶体管，并且，根据本示例性实施例，使用薄膜晶体管（TFT）。转换元件S的一个电极（第一电极）与开关元件T的两个主端子中的一个电连接，并且，另一电极（第二电极）通过偏压布线Vs与用于供给偏压的偏压电源VVs电连接。被配置为传送根据转换元件S的第一电极的电势的电信号的开关元件T的控制端子与驱动布线G连接，并且，通过驱动布线G被从驱动电路102供给驱动信号，该驱动信号包含用于将开关元件T设为导通状态的导通电压和用于将开关元件T设为非导通状态的非导通电压。根据本示例性实施例，开关元件T的一个主端子与转换元件S的第一电极连接，并且，另一个主端子与信号布线Sig连接。在控制端子被供给导通电压以将开关元件T设为导通状态时，开关元件T将根据第一电极的电势的电信号传送到信号布线Sig，该电势根据在转换元件S中产生的电荷变化。开关元件T在控制端子与该一个主端子之间具有电容，并且，该电容表示为Cgd。开关元件T还在控制端子和该另一主端子之间具有电容，该电容表示为Cgs。开关元件T还在这两个端子之间具有电容，并且，该电容表示为Cds。信号布线Sig通过基准电压布线Vref1与基准电源VVref1连接，该基准电压布线Vref1用于向将在后面描述的读出电路103供给基准电压。通过设置在驱动电路102上的开关SW，驱动布线G选择性地经由用于供给导通电压的导通电压布线Von与导通电源VVon连接以及经由用于供给非导通电压的非导通电压布线Voff与非导通电源VVoff连接。

将描述当放射线照射转换元件S时流动的电流。首先将描述开关元件T处于非导通状态并且放射线照射转换元件S的情况。电流根据产生的电子-空穴对、转换元件S的电容Cs和开关元件T的各电容（Cgs、Cgd和Cds）流过各布线。转换元件S的第一电极处的电势根据产生的电荷降低。因此，根据第一电极处的电势的降低量和从转换元件S到驱动布线G的电容分割比，非导通电源电流I_Voff作为驱动布线电流I_Vg通过驱动布线G从非导通电源VVoff向像素110流动。根据第一电极处的电势的降低量和从转换元件到信号布线Sig的电容分割比，信号布线电流I_Vref1从基准电源VVref1通过信号布线Sig向像素110流动。等同于流向像素的驱动布线电流I_Vg和信号布线电流I_Vref1的和的偏压布线电流I_Vs从像素110流向偏压电源VVs，使得通过偏压布线Vs保持转换元件S的电容Cs的电势差。将描述开关元件T处于导通状态并且放射线照射转换元件S的情况。偏压布线电流I_Vs根据产生的空穴通过偏压布线Vs从像素110流向偏压电源VVs。信号布线电流I_Vref1通过信号布线Sig从基准电源VVref1流向像素110，该信号布线电流I_Vref1与通过将偏压布线电流I_Vs除以转换元件S的电容Cs和开关元件T的导通电阻值Ron 的乘积获得的值对应。因此，根据在放射线照射转换元件S的情况下发射的放射线的偏压布线电流I_Vs流过偏压布线Vs。

将描述在切换开关元件T的导通状态和非导通状态时流动的电流。首先将描述在开关元件T的非导通状态被切换到导通状态时流动的电流。导通电源电流I_Von作为驱动布线电流I_Vg通过驱动布线G从导通电源VVon流向像素110，以补偿非导通电压与导通电压之间的电势波动量。偏压布线Vs通过转换元件S的电容Cs和开关元件T的控制端子与该一个主端子之间的电容Cgd具有电容耦合。出于这种原因，根据驱动布线G的电势波动量和从驱动布线G到偏压布线Vs的电容分割比，偏压布线电流I_Vs通过偏压布线Vs从像素110向偏压电源VVs流动。下面将描述在开关元件T的导通状态切换到非导通状态时流动的电流。非导通电源电流I_Voff作为驱动布线电流I_Vg从像素110向非导通电源VVoff流动，以消除导通电压与非导通电压之间的电势波动量。根据驱动布线G的电势波动量和从驱动布线G到偏压布线Vs的电容分割比，偏压布线电流I_Vs通过偏压布线Vs从偏压电源VVs向像素110流动。因此，当切换开关元件T的导通状态和非导通状态时，不管放射线照射如何，根据导通电压与非导通电压之间的电势差的偏压布线电流I_Vs都流过偏压布线Vs。该电流作为噪声施加影响，并使放射线照射的检测精度降低。鉴于以上的情况，本发明的发明人通过深入的研究发现以下方面。

由于被检体的存在，因此，在许多情况下，像素阵列不被发射并透过被检体的放射线均匀地照射。出于这种原因，当在像素阵列中布置的多个像素101被分成多个像素组时，向各像素组发射的放射线的强度在许多情况下改变。在该多个像素组中，例如，在被透过诸如骨头或器官的具有高的放射线吸收率的部位（region）的放射线照射的像素组中，输出电信号极小，并且，输出其电平几乎与暗时输出信号相同的电信号。另一方面，在多个像素组中，在被不透过被检体的放射线照射的另一像素组中，输出电信号极高，并且，输出转换元件S可执行大多数转换的最高电信号。因此，当多个偏压布线与各像素组一一对应地设置时，流过一个偏压布线的偏压布线电流I_Vs与具有最高灵敏度的电信号对应，并且，流过其它偏压布线的偏压布线电流I_Vs与其电平几乎与暗时输出信号相同的电信号对应。注意，该偏压布线电流I_Vs还依赖于与偏压布线耦合的电容。

另一方面，通过驱动布线G向各像素的开关元件T供给的导通电压与非导通电压之间的电势差对于各像素组具有一些变化，但是，与向各像素组发射的放射线的强度相比，该变化是可忽略不计的。当多个偏压布线被设置为与各像素组一一对应时，在一个偏压布线上流动的根据导通电压和非导通电压之间的电势差的偏压布线电流I_Vs仅依赖于与该偏压布线耦合的电容。

鉴于以上的情况，检测流过多个偏压布线中的至少两个偏压布线的至少两个偏压布线电流，并且，基于该至少两个偏压布线电流检测向像素阵列的放射线照射的开始。即使当对于两个偏压布线电流进行计算处理使得包含于两个偏压布线电流中的根据导通电压与非导通电压之间的电势差的分量被抑制时，包含于两个偏压布线电流中的根据发射的放射线的强度的分量也在计算处理中相互大大不同。出于这种原因，保持足够量的根据放射线强度的分量。即，通过基于至少两个偏压布线电流检测向像素阵列的放射线照射的开始，抑制由基于导通电压与非导通电压之间的电势差的电流导致的噪声的影响。因此，能够以令人满意的精度基于偏压布线电流检测诸如放射线照射的开始或结束的放射线照射的有无。

根据本发明的实施例，优选通过使用至少两个偏压布线电流进行计算，并且，优选基于计算结果进行放射线照射的有无的检测。对于该计算，在将至少两个偏压布线电流中的至少一个乘以希望的系数之后进行减法处理，使得包含于计算结果中的根据导通电压与非导通电压之间的电势差的分量低于预定阈值。因此，由基于导通电压与非导通电压之间的电势差的电流导致的噪声的影响被抑制，并且，能够以令人满意的精度基于偏压布线电流检测放射线照射。这里，可以在放射线成像装置制造或出厂时或者在安装之后执行校准时，适当地设定预定的阈值和希望的系数。

下面将通过使用图1A描述根据本发明的示例性实施例的放射线成像系统和放射线成像。放射线成像装置100包括其中成矩阵地配置多个像素110的像素阵列101、被配置为驱动像素阵列101的驱动电路102和信号处理单元106，该信号处理单元106包含被配置为读出基于来自被驱动的像素阵列101的电信号的图像信号的读出电路103。信号处理单元106包含读出电路103、A/D转换器104和数字信号处理单元105。根据本示例性实施例，为了简化描述，像素阵列101包含布置成八行八列的像素110。像素阵列101根据来自驱动电路102的驱动信号111被驱动，并且，从像素阵列101并行输出电信号112。通过读出电路103读出从像素阵列101输出的电信号112。来自读出电路103的电信号113通过A/D转换器104从模拟信号被转换成数字信号114。来自A/D转换器104的数字信号通过数字信号处理单元105被进行诸如数字多路复用处理或偏移校正的简单的数字信号处理，并且，输出数字图像信号115。放射线成像装置100包括电源单元107和被配置为向各部件供给控制信号以控制操作的控制单元108。电源单元107包含通过基准电压布线Vref1向读出电路103供给基准电压的第一基准电源VVref1和通过基准电压布线Vref2供给基准电压的第二基准电源VVref2。电源单元107包含通过基准电压布线Vref3向A/D转换器104供给基准电压的第三基准电源VVref3。电源单元107还包含用于通过导通电压布线Von向驱动电路102供给导通电压的导通电源VVon和用于通过非导通电压布线Voff供给非导通电压的非导通电源VVoff。电源单元107还包含用于供给偏压的偏压电源VVs。控制单元108控制驱动电路102、读出电路103和电源单元107。这里，电源单元107包含被配置为检测流过在像素阵列101中布置的多个布线的电流检测电路120。根据本示例性实施例的电流检测电路120检测流过第一偏压布线Vs1的电流、流过第二偏压布线Vs2的电流和流过第三偏压布线Vs3的电流中的至少两个电流。出于这种原因，根据本示例性实施例的电流检测电路120可检测流过多个偏压布线的电流中的至少两个电流。这里，在像素阵列101中，多个像素110被分成多个像素组已被布置，并且，对于该多个像素组一一对应地提供第一偏压布线Vs1到第三偏压布线Vs3。控制单元108包含被配置为基于由电流检测电路120检测的电流检测对于像素阵列101的放射线照射的有无的检测电路108a和被配置为基于检测电路108a的检测结果控制驱动电路102的控制电路108b。根据本发明的示例性实施例的检测单元包含电流检测电路120和控制电路108b，并且检测对于像素阵列101的放射线照射的有无。在后面将详细描述检测单元。

放射线控制装置131响应来自曝光按钮132的控制信号对于放射线产生装置130发射放射线133的操作执行控制。控制台150向控制计算机140输入关于被检体的信息和成像条件，以将其传送到控制计算机140。显示装置163显示通过已从放射线成像装置100接收了图像数据的控制计算机140被进行图像处理的图像数据。

下面，将通过使用图2A和图2B描述根据本示例性实施例的放射线成像装置。图2A是根据本示例性实施例的放射线成像装置的示意性等价电路图，并且图2B是读出电路103的示意性等价电路图。与通过使用图1A和图1B描述的配置相同的配置被赋予相同的附图标记，并且，省略其详细的描述。根据本示例性实施例，为了简化描述，在像素阵列101由八个行和八个列构成的情况下进行描述，但是，本发明的实施例不限于此。在被设计为拾取人胸部的图像的放射线成像装置的情况下，像素阵列占据约43cm×35cm。当一个像素的尺寸被设为160μm×160μm时，使用由2688行×2100列构成的像素阵列。

如图2A所示，根据本示例性实施例，布置于像素阵列101中的多个像素110被分成三个像素组。第一像素组包括包含第一偏压布线Vs1与第二电极连接的转换元件S的多个像素110。第二像素组包括包含第二偏压布线Vs2与第二电极连接的转换元件S的多个像素110。第三像素组包括包含第三偏压布线Vs3与第二电极连接的转换元件S的多个像素110。

在例如由T₁₁～T₁₈表示的行方向上的多个像素的开关元件中，其控制端子共同电连接到第一行上的驱动布线G₁，并且，通过驱动布线G₁以行为单位提供来自驱动电路102的驱动信号。在例如由T₁₁～T₈₁表示的列方向上的多个像素的开关元件中，它们的其它主端子与第一列的信号布线Sig₁电连接。当建立导通状态时，根据转换元件S的电荷的电信号通过信号布线Sig被传送到读出电路103。从像素阵列101中的多个像素110输出的电信号通过列方向上布置的多个信号布线Sig₁～Sig₈被并行传送到读出电路103。

读出电路103包含被配置为放大从像素阵列101并行输出的电信号的放大电路单元202以及采样和保持来自放大电路单元202的电信号的采样和保持电路单元203。放大电路单元202与各信号布线Sig对应地包括放大电路，该放大电路包含被配置为放大和输出读取的电信号的运算放大器A、积分电容Cf和被配置为将积分电容复位的复位开关RC。输出电信号被输入到运算放大器A的反相输入端子，并且，从输出端子输出放大的电信号。基准电压布线Vref1在这里与运算放大器A的非反相输入端子连接。放大电路单元202具有信号布线复位开关SRes，其被配置为连接基准电压布线Vref1与信号布线Sig，直到放射线照射的开始被检测到。直到放射线照射的开始被检测到之前，当运算放大器A操作时，功耗增加，因此，通过运算放大器A的操作被停止。为了将信号布线Sig的电压固定于基准电压并且还检测（监视）流过信号布线Sig的电流，信号布线复位开关SRes连接基准电压布线Vref1与信号布线Sig。采样和保持电路单元203与各放大电路对应地包含由采样开关SH和采样电容Ch构成的采样和保持电路的四个系统。这是由于，与两行的电信号对应地进行抑制在放大电路中产生的偏移的相关双重采样（CDS）处理。读出电路103包含多路复用器204，其被配置为依次输出从采样和保持电路单元203并行读出的电信号作为串行信号的形式的图像信号。读出电路103还包含被配置为对于要输出的图像信号执行阻抗变换的输出缓冲电路SF、被配置为将输出缓冲电路SF的输入复位的输入复位开关SR和可变放大器205。多路复用器204在这里与各信号布线对应地具有开关MS1～MS8和开关MN1～MN8，并且，通过依次选择开关进行将并行信号转换成串行信号的操作。优选地，使用全差分放大器作为用于可变放大器205的CDS处理的差分放大器。转换成串行信号的信号被输入到A/D转换器104并且通过A/D转换器104被转换成数字数据，并且，数字数据被发送到数字信号处理单元105。控制电路108b在这里向放大电路单元202的复位开关RC供给控制信号116a，并且向信号布线复位开关SRes供给控制信号116b。控制电路108b还向采样和保持电路单元203供给偶-奇（even-odd）选择信号116oe、信号采样控制信号116s和偏移采样控制信号116n。控制电路108b进一步向多路复用器204供给控制信号116c并向输入复位开关SR供给控制信号116d。

将通过使用图3描述根据本示例性实施例的电流检测电路120和检测电路108a的例子。

根据本示例性实施例的电流检测电路120包括多个偏压布线电流检测机构。根据本示例性实施例，电流检测电路120包括第一偏压布线电流检测机构121a、第二偏压布线电流检测机构121b和第三偏压布线电流检测机构121c。第一偏压布线电流检测机构121a被配置为检测第一偏压布线电流I_Vs1，并输出第一偏压布线电流信号119b。第二偏压布线电流检测机构121b被配置为检测第二偏压布线电流I_Vs2，并输出第二偏压布线电流信号119c。第三偏压布线电流检测机构121c被配置为检测第三偏压布线电流I_Vs3，并输出第三偏压布线电流信号119d。根据本示例性实施例，上述的三种类型的信号被输出到根据本示例性实施例的检测电路108a。各电流检测机构包括电流电压转换电路122。根据本示例性实施例，电流电压转换电路122包含互阻抗放大器TA和反馈电阻Rf。偏压电源VVs与互阻抗放大器TA的非反相输入端子连接。各偏压布线Vs中的一个与互阻抗放大器TA的反相输入端子连接。反馈电阻Rf在输出端子与非反相输入端子之间与互阻抗放大器TA并联连接。根据本示例性实施例的各电流检测机构还包括被配置为放大电流电压转换电路122的输出电压的电压放大电路123。根据本示例性实施例，电压放大电路123包含仪器放大器（instrumentation amplifier）IA和增益设定电阻Rg。根据本示例性实施例的各电流检测机构还包括用于减少噪声的频带限制电路124和被配置为执行模拟数字转换并输出各数字电流信号的AD转换器125。根据该配置，偏压布线电流检测机构121输出通过将流过各偏压布线的电流模数转换成要被放大并经受频带限制的电压而获得的电流信号，并检测流过各偏压布线的电流。

检测电路108a包含被配置为计算来自电流检测电路120的信号的计算电路126和被配置为比较计算电路126的输出（计算结果）与阈值Vth以输出比较结果119a的比较电路127。根据本示例性实施例的计算电路126被配置为对于包含第一偏压布线电流信号119b、第二偏压布线电流信号119c和第三偏压布线电流信号119d的三种类型的信号执行计算处理。根据本示例性实施例的比较电路127包含被配置为比较计算电路126的输出（计算结果）与事先设定的阈值Vth的比较器CMP。根据本示例性实施例，使用事先设为阈值Vth的固定电压值。注意，优选地准备多个不同的阈值，并且，该多个阈值与多个电流检测机构一一对应。在比较电路127中，从检测精度的观点看，更优选地从该多个阈值选择与被选择的偏压布线电流检测机构121对应的阈值。这是因为，在存在多个偏压布线电流检测机构121中的每一个的特性变化和多个偏压布线中的每一个的特性变化等的情况下，可以使用希望的阈值。图3所示的计算电路126包含被配置为以希望的放大因子（系数）放大各偏压布线电流信号的可变放大器VGA和被配置为对于各放大的各偏压布线电流信号中的两个偏压布线电流信号执行差分处理的减法器SUB。计算电路126具体包括被配置为放大第一偏压布线电流信号119b的可变放大器VGA、被配置为放大第二偏压布线电流信号119c的可变放大器VGA和被配置为放大第三偏压布线电流信号119d的可变放大器VGA。计算电路126还包括被配置为对于放大的第一偏压布线电流信号119b和放大的第二偏压布线电流信号119c执行差分处理的减法器SUB1和被配置为对于放大的第二偏压布线电流信号119c和放大的第三偏压布线电流信号119d执行差分处理的减法器SUB2。图3所示的比较电路127包含被配置为比较作为计算电路126的计算结果的减法器SUB1的输出与事先设定的阈值Vth的比较器CMP和被配置为比较减法器SUB2的输出与事先设定的阈值Vth的比较器CMP。为了提高检测精度，比较电路127还可包括被配置为输出基于来自该两个比较器CMP的比较结果的AND的检测信号的AND电路。在要提高检测速度的情况下，可以使用OR电路以替代AND电路。作为检测电路108a的检测结果的比较结果119a被供给到控制电路108b，并且，控制电路108b基于比较结果119a对于驱动电路102执行控制。已经在电流检测电路120和检测电路108a两者中使用通过将检测电流转换成电压而获得的信号的情况下进行描述，但是，本发明的实施例不限于该配置。根据本发明的示例性实施例的电流检测电路120和检测电路108a也可使用没有转换的检测电流。详细地说，电流检测电路120可通过输出任何信号来检测到流过偏压布线Vs的电流就足够了。

下面，将通过使用图2A、图3、图4A和图4B描述根据本示例性实施例的放射线曝光的检测和基于该检测的控制。图4A是用于整个放射线成像装置的时序图，图4B示出电流检测电路120和检测电路108a的输出。

在放射线成像操作中，控制单元108首先向电源单元107和电流检测电路120供给控制信号117。电源单元107和电流检测电路120向像素阵列101供给偏压，向驱动电路102供给导通电压和非导通电压，并且，向读出电路103供给各基准电压。控制单元108向驱动电路102供给控制信号118，并且，驱动电路102输出驱动信号，使得导通电压被依次供给到各驱动布线G1～G8。进行初始化操作K1，在该初始化操作K1中，所有开关元件T以行为单位被依次设为导通状态，并且，多次进行初始化操作K1，直到检测到放射线曝光的开始。此时，控制单元108向读出电路103的信号布线复位开关SRes供给控制信号116b，以将信号布线复位开关SRes设为导通状态。电源单元107的第一基准电源VVref1和信号布线Sig被设为导通状态。电流检测电路120在包含初始化操作K1的准备时段期间检测第一偏压布线电流I_Vs1、第二偏压布线电流I_Vs2和第三偏压布线电流I_Vs3。电流检测电路120然后向检测电路108a输出第一偏压布线电流信号119b、第二偏压布线电流信号119c和第三偏压布线电流信号119d。计算电路126对于第一偏压布线电流信号119b、第二偏压布线电流信号119c和第三偏压布线电流信号119d执行上述的计算处理。比较电路127然后比较计算电路126的各输出与各阈值，以向控制电路108b输出比较结果119a和119a′。当计算电路126的输出超过阈值Vth时，输出电流检测电路120和检测电路108a得到的指示放射线照射开始的比较结果119a和119b中的至少一个。因此，控制电路108b向驱动电路102供给控制信号118，并且，停止通过驱动电路102向驱动布线G供给导通电压。在图4A中，当在初始化操作K2中从驱动电路102向驱动布线G4供给导通电压时，检测到放射线照射的开始，并且，没有进行通过驱动电路102向驱动布线G5～G8供给导通电压，使得所有的开关元件T均保持在非导通状态。据此，在像素阵列101的操作被检测到以便初始化操作K2在多个行的中间结束时根据放射线照射的开始进行控制，并且，放射线成像装置100的操作从准备操作转变到蓄积操作W。

当在蓄积操作W中的计算电路126的输出低于希望的阈值时检测到放射线照射的结束时，控制电路108b向驱动电路102供给控制信号118。驱动电路102输出驱动信号，使得导通电压被依次供给到各驱动布线G1～G8，并且，所有的开关元件T均以行为单位依次被设为导通状态。放射线成像装置100执行图像输出操作X，其中从像素阵列101向读出电路103输出根据发射的放射线的电信号。通过上述的处理，放射线成像装置100执行包括准备操作、蓄积操作W和图像输出操作X的放射线图像成像操作。这里，初始化操作K1的操作时段优选比图像输出操作X的操作时段短。

放射线成像装置100然后执行暗图像成像操作。与放射线图像成像操作类似，暗图像成像操作包括准备操作、蓄积操作W和暗图像输出操作F，该准备操作包含进行一次或更多次的初始化操作K1以及初始化操作K2。在暗图像成像操作中的蓄积操作W中不发射放射线。在暗图像输出操作F中，基于从在转换元件S中产生的暗电流导出的暗时输出的电信号从像素阵列101被输出到读出电路103，并且，放射线成像装置100的操作自身与图像输出操作X相同。

在多次进行放射线图像成像操作的情况下，将在后面的放射线成像操作中进行的根据本发明的示例性实施例的基于电流检测的放射线照射的开始的检测可能受在先前的放射线图像成像操作中进行的放射线照射的残像（residual image）影响。这里，在基于在多次进行的放射线图像成像操作中的先前的放射线图像成像操作中进行的放射线照射的电荷影响后面的放射线图像成像操作时，产生残像。残像的主要原因包括在缺陷电平中捕获的电荷和不完全被输出而残留于被转换元件S中的电荷。在电荷残留于被放射线照射的转换元件S中的情况下，电荷作为噪声混入在后面的放射线图像成像操作中检测的电流中，并在一些情况下会降低检测精度。

鉴于以上的情况，如图5A～5C所示，优选地，在先前的放射线图像成像操作与后面的放射线图像成像操作之间的时段中进行抑制残像的操作。在图5A所示的时序图，在跟随先前的放射线成像操作的暗图像成像操作之后，进行下一操作。转换元件的两个电压之间的电势差（被称为供给到转换元件S的电压）被设为0V。因此，基于在先前的放射线图像成像操作中进行的放射线照射保持于转换元件S中的电荷被抑制。该操作被称为第一残像抑制操作或睡眠操作S。在进行该睡眠操作S之后，进行后面的放射线图像成像操作。在图5B所示的时序图中，在跟随先前的放射线成像操作的暗图像成像操作之后，进行下一操作。关于供给到转换元件S的电压，在与在放射线成像操作中供给到转换元件S的第一电压不同的第二电压被供给之后，第三电压被供给到转换元件S，该第三电压与第一电压和第二电压不同并且与第一电压的差值的绝对值比第一电压与第二电压之间的差值的绝对值小。因此，基于在先前的放射线图像成像操作中进行的放射线照射的残留于转换元件S中的电荷被抑制。另外，与图5A所示的睡眠操作相比，还能够抑制可通过用于抑制残像的操作产生的暗电流。该操作被称为第二残像抑制操作QS。在进行该第二残像抑制操作QS之后，进行后面的放射线图像成像操作。在图5C所示的时序图中，在跟随先前的放射线成像操作的暗图像成像操作之后，进行用来自设置在放射线成像装置100中的光源（未示出）的光照射像素阵列101的操作。因此，基于在先前的放射线图像成像操作中进行的放射线照射的残留于转换元件S中的电荷被抑制。该操作被称为第三残像抑制操作LR。在进行该第三残像抑制操作LR之后，进行后面的放射线图像成像操作。在上述的用于抑制残像的各操作中，更优选进行与上述的初始化操作K1类似的操作。通过这些操作，在后面的放射线图像成像操作中，也能够以令人满意的精度进行放射线照射的开始的检测。

在图1B和图2A中，包含转换元件S和开关元件T的配置已被描述为单个像素配置，但是，本发明的实施例不限于该配置。如图6A和图6B所示，例如，除了图1B和图2A所示的单个像素配置以外，像素110还可包括放大元件ST和复位元件RT。在图6A和图6B中，对于放大元件ST使用包含控制端子（栅电极）和两个主端子的晶体管。晶体管的控制端子与转换元件S的电极中的一个连接。主端子中的一个与开关元件T连接。另一主端子与通过操作电源布线VVs供给操作电压的操作电源VVss连接。恒流源601通过开关602与信号布线Sig连接，并与放大元件ST一起构成源跟随器电路。对于复位元件RT使用包含控制端子（栅电极）和两个主端子的晶体管。主端子中的一个通过复位布线Vr与复位电源VVr连接。另一主端子与放大元件ST的控制电极连接。复位元件RT等同于根据本发明的示例性实施例的第二开关元件，并且，复位电源VVr的电压等同于根据本发明的示例性实施例的第二电压。与驱动布线G中类似，复位元件RT的控制电极通过复位驱动布线Gr与驱动电路102连接。通过对于驱动电路102设置的开关SWr，复位驱动布线Gr选择性地通过导通电压布线Von与导通电源VVon连接以及通过非导通电压布线Voff与非导通电源VVoff连接。在运算放大器A的反相输入端子与信号布线复位开关SRes之间设置钳位电容。如图7A和图7B所示，例如，除了图1B和图2A所示的单个像素配置以外，像素110还可包括复位元件RT。对于复位元件RT使用包含控制端子（栅电极）和两个主端子的晶体管。主端子中的一个通过复位布线Vr与复位电源VVr连接，并且，另一主端子与放大元件ST的控制电极连接。复位元件RT等同于根据本发明的示例性实施例的第二开关元件，并且，复位电源VVr的电压等同于根据本发明的示例性实施例的第二电压。复位元件RT的控制电极通过复位驱动布线Gr与复位驱动电路102R连接。通过对于复位驱动电路102R设置的开关SWr，复位驱动布线Gr选择性地通过导通电压布线Von与导通电源VVon连接或通过非导通电压布线Voff与非导通电源VVoff连接。在图7A和图7B中，转换元件S包含MIS型光电转换元件。

在图2A中，已经描述了各偏压布线至少与列方向上的多个像素的转换元件S连接的配置，但是，本发明的实施例不限于该配置。如图8所示，各偏压布线可至少与行方向上的多个像素的转换元件S连接。通过相互组合这些配置，可以在像素组中以格子状布置各偏压布线。此外，图2A的配置可在列方向上被分成两个，或者，图8的配置也可在行方向上被分成两个。

与第一像素组中类似，例如，灵敏度比包含位于像素阵列101的中心的像素110的像素组的转换元件S的灵敏度低的转换元件S优选地被设置在包含位于像素阵列101的列方向上的边缘上的像素110的像素组中。关于放射线具有低的灵敏度的转换元件的例子包含如下转换元件，在转换元件的放射线入射侧包含遮蔽放射线的放射线遮蔽部件的转换元件，以及对于间接型转换元件的在波长转换体与光电转换元件之间具有遮蔽光的光遮蔽部件的转换元件。

第二示例性实施例

将通过使用图9A、图9B和图10描述根据本发明的第二示例性实施例的放射线成像装置。与根据第一示例性实施例描述的配置相同的配置被赋予相同的附图标记，并且，省略其详细的描述。

根据本示例性实施例，像素阵列101中的多个像素110被分成多个像素组，并且，多个偏压布线被设置为与多个像素组对应。在图9A和图9B所示的例子中，像素阵列101中的多个像素110被分成五个像素组，并且，五个偏压布线被设置为与各像素组一一对应。对于第一像素组布置第一偏压布线Vs1。对于第二像素组布置第二偏压布线Vs2。对于第三像素组布置第三偏压布线Vs3。对于第四像素组布置第四偏压布线Vs4。对于第五像素组布置第五偏压布线Vs5。在图10所示的例子中，像素阵列101中的多个像素110被分成六个像素组。一个偏压布线与两个像素组对应。因此，布置三个偏压布线。对于第一像素组和第二像素组布置第一偏压布线Vs1。对于第三像素组和第四像素组布置第二偏压布线Vs2。对于第五像素组和第六像素组布置第三偏压布线Vs3。

根据本示例性实施例，多个读出电路103被设置为与多个像素组对应。在图9A和图9B所示的例子中，对于各像素组一一对应地准备五个读出电路103。在图10所示的例子中，对于各像素组一一对应地准备六个读出电路103。

根据本示例性实施例，在柔性印刷电路板FPC上设置各读出电路103。在印刷电路板PCB上设置构成电流检测电路120的多个偏压布线电流检测机构121、偏压电源VVs和数字信号处理单元105（图9A和图9B没有示出）。各偏压布线电流检测机构121与控制单元108连接。在图9A和图9B所示的例子中，在印刷电路板PCB上关于各偏压布线一一对应地准备五个偏压布线电流检测机构121。在图10所示的例子中，在印刷电路板PCB上关于各偏压布线一一对应地准备三个偏压布线电流检测机构121。

各柔性印刷电路板FPC的一侧的端部被安装到设置在上面布置有像素阵列101的诸如玻璃基板的绝缘基板上的连接单元，并且，各读出电路103与相应的信号布线Sig对应。各柔性印刷电路板FPC的其它端部被安装于印刷电路板PCB上的布线单元，并且，读出电路 103与数字信号处理单元105连接。各偏压布线Vs通过相应的偏压布线电流检测机构121与偏压电源VVs连接，并且共同地通过相应的柔性印刷电路板FPC与相应的像素组中的转换元件S的第二电极连接。

通过该配置，例如，关于具有43cm×35cm或更大的尺寸的大面积像素阵列101，能够适当地与各像素组对应地设置偏压布线Vs和偏压布线电流检测机构121。与对于像素阵列101的所有转换元件S设置公共的偏压布线Vs的模式相比，能够减小偏压布线的电阻和寄生电容，使得可以减小偏压布线Vs的阻抗。

应指出，可仅在上述的初始化操作K1和初始化操作K2中进行用于检测放射线照射的开始的偏压布线电流I_Vs的检测。在蓄积操作W、图像输出操作X和暗图像输出操作F中，由于各偏压布线Vs的电势的差异，因此可能产生伪像。出于这种原因，如图9A所示，在各偏压布线之间设置短路开关701，并且，在除初始化操作K1和初始化操作K2以外的操作中，优选地将短路开关701设为导通状态。对于短路开关701的导通状态和非导通状态的控制由控制单元108进行，并且可更优选地基于来自比较电路127的比较结果被进行。如图9B和图10所示，具有希望的电阻值的电阻702可连接各偏压布线。如果电阻702的电阻值大于或等于偏压布线Vs中的像素阵列101与柔性印刷电路板FPC之间的部分处的电阻值，那么偏压布线电流检测机构121可令人满意地检测偏压布线电流I_Vs。电阻702更优选地在连接像素阵列101的读出电路103的一侧的相对侧连接各偏压布线。

例如，也可在包含于控制单元108中的计算机或控制计算机140执行程序时实现本发明的各示例性实施例。被配置为向计算机供给程序的单元（例如，上面记录程序的诸如CD-ROM的计算机可读记录介质或诸如因特网的传送介质）也可被应用于本发明的示例性实施例。程序也可被应用于本发明的示例性实施例。在本发明的范围中包括程序、记录介质、传送介质和程序产品。基于来自第一和第二示例性实施例的容易想到的组合的技术也处于本发明的范围内。

虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。

Claims

1.一种放射线成像装置，包括：

像素阵列，其包括矩阵状布置的多个像素，其中，每个像素包含被配置为将放射线转换成电荷的转换元件和被配置为传送基于所述电荷的电信号的开关元件；

偏压布线，通过所述偏压布线向转换元件供给用于使转换元件将放射线转换成电荷的电压；

电源单元，其被配置为向偏压布线供给电压；和

检测单元，其被配置为检测对于像素阵列的放射线照射的开始，其中，

所述像素阵列包含分成多个像素组的所述多个像素，

所述偏压布线被布置为与所述多个像素组一一对应，并且，

所述检测单元包含检测电路，所述检测电路被配置为基于通过对流过多个偏压布线中的至少两个偏压布线的至少两个电流进行计算所得到的比较结果检测对于像素阵列的放射线照射的开始。

2.根据权利要求1的放射线成像装置，还包括：

驱动布线，通过所述驱动布线向所述开关元件供给驱动信号，所述驱动信号包含用于将开关元件设为导通状态的导通电压和用于将开关元件设为非导通状态的非导通电压；

驱动电路，其向驱动布线供给驱动信号；

读出电路，其被配置为读出基于所述电信号的图像信号；和

控制单元，其被配置为控制驱动电路和读出电路。

3.根据权利要求2的放射线成像装置，其中，检测电路包含被配置为计算所述至少两个电流的值的计算电路和被配置为比较所述计算电路的输出与阈值以输出比较结果的比较电路。

4.根据权利要求3的放射线成像装置，其中，

检测单元还包含被配置为检测所述至少两个电流的电流检测电路；并且

所述电流检测电路包含与所述多个偏压布线一一对应地布置的多个电流检测机构。

5.根据权利要求4的放射线成像装置，其中，计算电路放大来自所述多个电流检测机构中的至少两个电流检测机构的信号中的至少一个以使它们被进行差分处理，使得包含于计算电路的输出中的根据导通电压与非导通电压之间的电势差的分量低于所述阈值。

6.根据权利要求5的放射线成像装置，还包括：

设置在多个偏压布线之间的开关，

其中，控制单元基于来自比较电路的比较结果对于开关的导通状态与非导通状态执行控制。

7.根据权利要求5的放射线成像装置，还包括：

均包含所述读出电路的多个柔性印刷电路板；和

设置在所述多个偏压布线之间的电阻，其中，

所述多个偏压布线中的每一个通过所述多个柔性印刷电路板中的相应的柔性印刷电路板与所述多个像素组中的相应的像素组中的多个转换元件共同连接，并且，

所述电阻的电阻值大于或等于偏压布线上的像素阵列与柔性印刷电路板之间的部分处的电阻值。

8.根据权利要求1的放射线成像装置，其中，

除所述开关元件以外，像素还包含第二开关元件，该第二开关元件被配置为分离地将与所述电压不同的第二电压供给所述转换元件；并且

所述电源单元向第二开关元件供给第二电压。

9.根据权利要求8的放射线成像装置，其中，

像素还包含放大元件，其被配置为向开关元件输出具有在开关元件与转换元件之间被放大的所述电荷的电信号，并且，

所述电源单元向放大元件供给用于使放大元件操作的操作电压。

10.一种放射线成像系统，包括：

根据权利要求1的放射线成像装置；和

被配置为发射放射线的放射线产生装置。

11.一种放射线成像装置的控制方法，该放射线成像装置包括：像素阵列，其包括矩阵状布置的多个像素，其中，每个像素包含被配置为将放射线转换成电荷的转换元件和被配置为传送基于所述电荷的电信号的开关元件（T）；偏压布线（Vs），其向转换元件供给用于使转换元件将放射线转换成电荷的电压；以及电源单元，其被配置为向偏压布线供给所述电压，其中，所述像素阵列包含分成多个像素组的所述多个像素，所述偏压布线被设置为与所述多个像素组一一对应，所述控制方法包括：

基于通过对流过所述多个偏压布线中的至少两个偏压布线的至少两个电流进行计算所得到的比较结果检测对于像素阵列的放射线照射；和

根据检测的放射线照射控制驱动电路的操作。

12.根据权利要求11的放射线成像装置的控制方法，其中，通过比较所述至少两个电流的值的计算输出与事先设定的阈值，检测对于像素阵列的放射线照射。

13.根据权利要求12的放射线成像装置的控制方法，其中，通过比较所述至少两个电流的值的计算输出与选自多个事先设定的阈值的阈值，检测对于像素阵列的放射线照射。

14.根据权利要求11的放射线成像装置的控制方法，其中，所述驱动电路被包含在所述放射线成像装置中，并且用于驱动所述像素阵列。