專利名稱：放射線成像裝置及其驅(qū)動方法和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放射線成像裝置及其驅(qū)動方法和程序。
背景技術(shù)：
近年來，由于半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，使用其中諸如各用于將光轉(zhuǎn)換 成電信號的光電轉(zhuǎn)換元件的轉(zhuǎn)換元件已被形成于諸如玻璃的絕緣基板 上的傳感器陣列的數(shù)字放射線成像裝置已被付諸實用且被普及。
用于放射線成像裝置中的傳感器陣列(轉(zhuǎn)換單元)具有其中以矩 陣布置多個像素的像素區(qū)域，所述多個像素中的每一個具有用于將諸
換的電荷的電;言號的開k元件。，作:轉(zhuǎn)換元件，例如，使用;于將放 射線轉(zhuǎn)換成光的波長轉(zhuǎn)換器和用于將光轉(zhuǎn)換成電荷的光電轉(zhuǎn)換元件的 元件、或用于直接將放射線轉(zhuǎn)換成電荷的元件被使用。作為開關(guān)元件，
使用非晶硅或多晶硅的薄膜晶體管(以下稱為TFT)、或二極管等被 使用。用于施加偏壓的偏壓布線與多個像素的轉(zhuǎn)換元件共連，所述偏 壓用于將轉(zhuǎn)換元件設(shè)為其中它可將放射線或光轉(zhuǎn)換成電荷的狀態(tài)。由 于從驅(qū)動電路單元向與沿行布置的多個像素的開關(guān)元件共連的驅(qū)動布 線供給驅(qū)動信號并且開關(guān)元件被逐行啟用(enable)，因此像素的電 信號被逐行輸出。移位寄存器被希望用于驅(qū)動電路單元，并依次向沿 列布置的多個驅(qū)動布線供給驅(qū)動信號。從沿行布置的多個像素產(chǎn)生的 電信號通過與沿列布置的多個像素的開關(guān)元件共連的信號布線被并行 讀出到讀出電路單元。對于讀出電路單元，對于沿行布置的多個信號 布線中的每一個至少設(shè)置用于放大讀出的電信號的運算放大器和用于 暫時保持來自運算放大器的信號的采樣和保持電路(以下，也被稱為 S/H電路)。對于讀出電路單元，還設(shè)置用于將已被并行讀出到S/H電路的信號轉(zhuǎn)換成串行信號并讀出串行信號的多路復(fù)用器
(multiplexer)。已被逐行讀出傳感器陣列的并行信號被依次讀出并 被轉(zhuǎn)換成串行信號。被讀出讀出電路單元的模擬串行信號被模數(shù)轉(zhuǎn)換 器(以下，稱為A/D轉(zhuǎn)換器)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。通過從所有行的像素 逐行讀出模擬信號并將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，可從放射線成像裝置獲 得與一個圖像(幀)對應(yīng)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
在以上的放射線成像裝置中，信號被逐行讀出。因此，例如，存 在如下情況，即在驅(qū)動電路單元逐行啟用開關(guān)元件時的定時或在已從 傳感器陣列并行讀出的電信號被保持在對于每個信號布線設(shè)置的多個 S/H電路中時的定時混合噪聲。可以認(rèn)為這些噪聲是由來自裝置外面 的電磁噪聲，從電源供給到傳感器陣列、驅(qū)動電路單元和讀出電路單 元的操作電壓的波動，或基準(zhǔn)電壓的波動等導(dǎo)致的。存在這樣一個問 題，即，在從其獲得以上噪聲的圖像數(shù)據(jù)中出現(xiàn)橫向條帶形狀(行方 向)的偽像(artifact)(以下，這種偽像被稱為線噪聲)。
線噪聲比在圖像數(shù)據(jù)中隨機出現(xiàn)的噪聲成分(component)(以 下，這種噪聲分成被稱為隨機噪聲)的情況更易于被診斷人員覺察， 并且是適于決定圖片質(zhì)量的大的因素。
根據(jù)美國專利申請公開No. 2004-0174953，提供用于通過使用X 射線圖像的暗部的輸出來檢測線噪聲并進(jìn)一步校正的手段，由此去除 線噪聲并改善圖片質(zhì)量。
才艮據(jù)美國專利申請^^開No. 2006-0065845，為了減少通過信號布 線產(chǎn)生的線噪聲，與信號布線并行制備布線，并計算和讀出在制備的 布線中產(chǎn)生的噪聲和在信號布線中產(chǎn)生的噪聲之間的差異，由此校正 線噪聲。

發(fā)明內(nèi)容
但是，根據(jù)在美國專利申請公開No. 2004-0174953中公開的校正 處理，由于使用傳感器陣列的暗部的輸出，因此，在校正時，圖片質(zhì) 量受由于像素的暗電流導(dǎo)致的噪聲或者由于熱噪聲或晶格缺陷等導(dǎo)致的固定模式噪聲的影響。作為針對這種影響的對策，獲得多個線的加 權(quán)平均。但是，由于使用的暗部的量取決于拍攝而不是恒定的，因此 減小由于像素的暗電流導(dǎo)致的噪聲或者由于熱噪聲或晶格缺陷等導(dǎo)致 的固定模式噪聲的影響的程度不同，并且，存在圖片質(zhì)量取決于拍攝 而不同的危險。特別地，在對于每個像素具有開關(guān)元件的形式中，由
化或者出現(xiàn)晶格缺陷等，因此存在固定模式噪聲的影響變得更加明顯 的危險。
并且，如果使用美國專利申請公開No. 2004-0174953，那么，除 了獲得圖像數(shù)據(jù)所需的像素以外，用于執(zhí)行暗部的拍攝的像素也是必 需的。為了進(jìn)一步精確地校正，用于執(zhí)行暗部的拍攝的大量像素是必 需的。因此，必須使用其中增加傳感器陣列的像素區(qū)域的面積的成像 裝置，且防礙裝置的小型化。
并且，必須以與運動圖像類似的方式高速執(zhí)行多種處理，諸如用 于從圖像辨別暗部區(qū)域的處理、用于從圖像辨別暗部區(qū)域的線噪聲量 的處理、和用于校正線噪聲的處理等。在這種情況下，在從圖像的獲 得到圖像的顯示的時間段中導(dǎo)致的延遲時間被延長，并且它變?yōu)椴僮?時的作業(yè)性劣化的因素。為了在短時間內(nèi)執(zhí)行這些處理，與其對應(yīng)的 處理單元是必需的，使得存在系統(tǒng)變得昂貴的問題。
根據(jù)美國專利申請公開No. 2006-0065845，分離地設(shè)置使得變?yōu)?線噪聲的產(chǎn)生因素的信號布線的構(gòu)造和與信號布線電容性耦合 (couple)的布線的構(gòu)造相同的布線，由此校正線噪聲。根據(jù)這種方 法，轉(zhuǎn)換元件的開口率以與已被分離地設(shè)置的布線對應(yīng)的程度劣化， 轉(zhuǎn)換元件的靈敏度劣化，最終，整個系統(tǒng)的SNR (信噪比)降低。根 據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，由于分離地設(shè)置的布線和驅(qū)動布線相交，因此驅(qū)動布 線的布線電容增加。因此，在驅(qū)動信號中出現(xiàn)大的失真，并且變得難 以執(zhí)行諸如運動圖像的拍攝的傳感器陣列的高速操作。存在處于驅(qū)動 電路單元附近的位置處的像素的開關(guān)元件的啟用時間和處于遠(yuǎn)離驅(qū)動 電路單元的位置處的像素的開關(guān)元件的啟用時間中的每一個改變的危險，使得存在在獲得的圖像中出現(xiàn)沿行方向的偏移的危險。
本發(fā)明的目的是，解決上述的問題，并提供可執(zhí)行高速驅(qū)動操作 而不使圖片質(zhì)量劣化并能容易地校正線噪聲的放射線成像裝置，并提 供這種裝置的驅(qū)動方法和程序。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種放射線成像裝置，包括具有其中以矩陣 布置多個像素的像素區(qū)域的轉(zhuǎn)換單元，所述多個像素中的每一個具有 用于將放射線轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件和用于輸出基于電荷的電信號的 開關(guān)元件；被布置在像素區(qū)域外面的電容器元件；用于逐行從像素讀 出電信號并且并行地讀出來自電容器元件的信號和來自像素的電信號 的讀出電路單元；和用于基于來自電容器元件的信號校正電信號的校 正單元。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種放射線成像裝置的控制方法，該放射線成 像裝置包括具有其中以矩陣布置多個像素的像素區(qū)域的轉(zhuǎn)換單元， 所述多個像素中的每一個具有用于將放射線轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件和 用于輸出基于電荷的電信號的開關(guān)元件；被布置在像素區(qū)域外面的電 容器元件；和用于逐行從像素讀出電信號的讀出電路單元，其中，該 方法包括以下步驟通過讀出電路單元并行地讀出來自電容器元件的 信號和來自像素的電信號；和基于來自電容器元件的信號校正電信號。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于操作計算機以執(zhí)行放射線成像裝置的 控制方法的可讀程序的記錄介質(zhì)，該放射線成像裝置包括具有其中 以矩陣布置多個像素的像素區(qū)域的轉(zhuǎn)換單元，所述多個像素中的每一 個具有用于將放射線轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件和用于輸出基于電荷的電 信號的開關(guān)元件；被布置在像素區(qū)域外面的電容器元件；和用于逐行 從像素讀出電信號的讀出電路單元，其中，該程序操作計算機以執(zhí)行 以下步驟通過讀出電路單元并行地讀出來自電容器元件的信號和來 自像素的電信號；和基于來自電容器元件的信號校正電信號。
由于來自電容器元件的信號具有線噪聲成分，因此，通過基于與 來自像素的信號并行地獲得的來自電容器元件的信號來校正電信號， 可以容易地且適當(dāng)?shù)厝コ龍D像中的線噪聲。由于使用布置在像素區(qū)域外面的電容器元件，因此，與使用像素的暗部輸出的情況不同，可以 防止由于像素的暗電流導(dǎo)致的噪聲或者由于熱噪聲或晶格缺陷等導(dǎo)致
的固定模式噪聲的影響。
從參照附圖對示例性實施例的以下說明，本發(fā)明的進(jìn)一步特征將 變得明顯。


圖1是本發(fā)明的第一實施例中的放射線成像裝置的示意性等效電 路圖。
圖2是用于驅(qū)動在本發(fā)明的放射線成像裝置中使用的傳感器陣列 并獲得放射線圖像的時序圖。
圖3是示出本發(fā)明的第一實施例中的線噪聲的校正方法的概念圖。
圖4是本發(fā)明的第 一 實施例中的另 一放射線成像裝置的示意性等 效電路圖。
圖5是本發(fā)明的第 一 實施例中的又一放射線成像裝置的示意性等 效電路圖。
圖6A和圖6B是使用希望用于本發(fā)明的放射線成像裝置的轉(zhuǎn)換元 件的光電轉(zhuǎn)換元件的像素的示意性橫截面圖。
圖7是使用本發(fā)明的放射線成像裝置的放射線成像系統(tǒng)的示意性 構(gòu)造圖。
圖8是本發(fā)明的第二實施例中的放射線成像裝置的示意性等效電 路圖。
圖9是示出本發(fā)明的第二實施例中的線噪聲的校正方法的概念圖。
圖10是本發(fā)明的第三實施例中的放射線成像裝置的示意性等效 電路圖。
圖11是示出本發(fā)明的第三實施例中的線噪聲的校正方法的概念圖。圖12是典型地示出本發(fā)明的第三實施例中的放射線成像裝置的 結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖13是用于說明使用本發(fā)明的第四實施例中的放射線成像裝置 的校正方法的概念圖。
具體實施方式
(第一實施例)
首先，將參照圖7說明使用本發(fā)明的放射線成像裝置的放射線成 像系統(tǒng)。圖7是使用本發(fā)明的放射線成像裝置的放射線成像系統(tǒng)的示 意性構(gòu)造圖。在本發(fā)明中，假定除了作為由通過放射線衰減而放射的 粒子(包含光子)形成的射束的a射線、P射線和Y射線等以外，在放 射線中還包括能量水平等于或大于這些射束的能量水平的射束，例如， X射線、微粒子射線和宇宙射線等。在本實施例中，將通過使用以X 射線作為放射線的X射線成像裝置進(jìn)行說明。
在圖7中示出典型的數(shù)字放射線成像系統(tǒng)的構(gòu)造。從X射線源101 放射的X射線的一部分被物體(要被拍攝的物體)113吸收。透過物 體113的X射線被照射到X射線成像裝置111。 X射線成像裝置111 通過傳感器陣列110將照射的X射線轉(zhuǎn)換成電信號，被驅(qū)動電路單元 112驅(qū)動，并逐行向讀出電路單元108輸出電信號。輸入讀出電路單 元108的電信號被設(shè)置在讀出電路單元108中的運算放大器放大，并 然后被設(shè)置在系統(tǒng)電路單元107中的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。經(jīng) 轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號從系統(tǒng)電路單元107被傳送到處理電路單元106。經(jīng) 傳送的數(shù)字信號被處理電路單元106和控制PC 103中的一個進(jìn)行圖 像處理。經(jīng)圖像處理的數(shù)字信號被用于將圖像顯示于監(jiān)視器105上或 被存儲在存儲器中。為了控制設(shè)置在X射線成像裝置111中的讀出電 路單元108、驅(qū)動電路單元112和傳感器陣列110，控制PC103向處 理電路單元106傳送控制信號。處理電路單元106基于控制信號控制 系統(tǒng)電路單元107、讀出電路單元108和驅(qū)動電路單元112。通過控制 PC 103和處理電路單元106從電源單元109向設(shè)置在X射線成像裝置111中的傳感器陣列110、驅(qū)動電路單元112、讀出電路單元108和系 統(tǒng)電路單元107分別供給操作電壓和基準(zhǔn)電壓?？刂芇C 103還通過X 射線控制裝置102控制來自X射線源的X射線的照射。從控制面板 104向控制PC 103輸入各種種類的信息?？刂芇C 103基于輸入的信 息進(jìn)行各種種類的控制。
隨后，將參照圖l說明本發(fā)明的第一實施例中的放射線成像裝置 的電路構(gòu)造。圖1是本實施例的放射線成像裝置的示意性等效電路圖 并與圖7中的X射線成像裝置111對應(yīng)。
傳感器陣列具有其中以矩陣布置多個像素的像素區(qū)域211，所述 多個像素中的每一個具有用于將放射線轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件202和 用于輸出基于被轉(zhuǎn)換的電荷的電信號的開關(guān)元件201。在本實施例中， 使用用于將放射線轉(zhuǎn)換成光的波長轉(zhuǎn)換器和用于將光轉(zhuǎn)換成電荷的光 電轉(zhuǎn)換元件作為轉(zhuǎn)換元件202。使用非晶硅的TFT作為開關(guān)元件201。 驅(qū)動布線Vgl至Vg3與沿行布置的多個像素的開關(guān)元件共連，并且， 沿列布置多個驅(qū)動布線。信號布線Sigl至Sig3與沿列布置的多個像 素的開關(guān)元件共連，并且，沿行布置多個信號布線。用于施加適于使 得轉(zhuǎn)換元件202能夠?qū)⒎派渚€或光轉(zhuǎn)換成電荷的偏壓的偏壓布線與各 像素的轉(zhuǎn)換元件202共連。通過具有這些組成元件而構(gòu)成傳感器陣列 (轉(zhuǎn)換單元)。在傳感器陣列中，通過使用非晶硅工藝在諸如玻璃等 的絕緣基板上形成開關(guān)元件201和轉(zhuǎn)換元件202。
用于向開關(guān)元件201輸出具有用于啟用開關(guān)元件201的啟用電壓 的驅(qū)動信號的驅(qū)動電路單元112分別與驅(qū)動布線Vgl至Vg3連接。驅(qū) 動電路單元112根據(jù)已被輸入的脈沖(DCLK、 OE、 DIO)輸出由來 自兩個電源的輸入電壓(啟用電壓和禁用電壓)值形成的驅(qū)動信號。 驅(qū)動電路單元112依次向沿列布置的多個驅(qū)動布線Vgl至Vg3供給驅(qū) 動信號，由此允許開關(guān)元件201逐行從像素向信號布線Sigl至Sig3 輸出電信號。用于逐行并行地從像素讀出電信號的讀出電路單元108 與信號布線Sigl至Sig3連接。用于施加用于使得轉(zhuǎn)換元件202能夠 將放射線或光轉(zhuǎn)換成電荷的偏壓(Vs)的傳感器電源203與偏壓布線電連接。關(guān)于傳感器電源203，使用的電壓值的大小和極性以及電源 的數(shù)量等取決于轉(zhuǎn)換元件202的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)換方法而不同，并且，適當(dāng) 選擇轉(zhuǎn)換元件202,使得可以獲得足夠的S/N比。
在讀出電路單元108中，積分型的運算放大器205以--對應(yīng)的
關(guān)系方式與每一信號布線電連接。在積分型的運算放大器205中，可 通過改變與放大器的反饋單元連接的電容器的數(shù)量和它們的電容而改 變其放大因子。基準(zhǔn)電源(VREF) 206與運算放大器205電連接，并 且，從基準(zhǔn)電源向其供給基準(zhǔn)電壓。運算放大器205輸出與通過使用 基準(zhǔn)電壓作為基準(zhǔn)而積分的電荷量成比例的電壓。并且，可變增益放 大器單元204被連接在積分型的運算放大器205之后的級上，在所述 可變增益放大器單元204中，對于每個信號布線Sigl至Sig3設(shè)置各 放大來自運算放大器205的信號并且放大因子可改變的放大器。采樣 和保持電路單元207被連接在可變增益放大器單元204之后的級上， 在所述采樣和保持電路單元207中，對于每個信號布線Sigl至Sig3 設(shè)置用于暫時保持輸出的信號的采樣和保持電路(以下，也稱為S/H 電路)。
在可變增益放大器單元204中使用的放大器基本上具有與運算放 大器205的電路構(gòu)造相同的電路構(gòu)造，并且，可以通過以與運算放大 器205中的方式類似的方式改變電容器的數(shù)量和它們的電容而改變它 們的放大因子。并且，通過移動(shift)運算放大器205的復(fù)位定時 和可變增益放大器單元204的復(fù)位定時執(zhí)行相關(guān)雙重采樣，并且，在 運算放大器205中導(dǎo)致的噪聲可被消除。雖然沒有示出，但是S/H電 路單元207對于每個信號布線Sigl至Sig3具有一組傳送開關(guān)和保持 電容器。通過集合多個組，構(gòu)建S/H電路單元207。
與一個信號布線對應(yīng)地設(shè)置包含運算放大器205、可變增益放大 器單元204的放大器、以及S/H電路單元207的傳送開關(guān)和保持電容 器的一個組。在說明書中，包含與信號布線連接的運算放大器205、 可變增益放大器單元204的放大器、以及S/H電路單元207的傳送開 關(guān)和保持電容器的一個組被稱為通道(第一讀出電路)。對于用于從傳感器陣列讀出信號的通道設(shè)置的運算放大器205被稱為第一運算放 大器。對于讀出電路單元108設(shè)置多路復(fù)用器208，所述多路復(fù)用器 208用于將通過多個通道逐行并行地讀出像素的信號轉(zhuǎn)換成串行信號 并讀出串行信號。通過這種構(gòu)造，讀出電路單元108依次將逐行讀出 傳感器陣列的并行信號轉(zhuǎn)換成串行信號。
在本實施例中，與用于從其中以矩陣布置多個像素的傳感器陣列 的像素區(qū)域211讀出信號的通道分離地，設(shè)置校正通道(第二讀出電 路)，以便讀出用于校正線噪聲的信號。設(shè)置在像素區(qū)域外面(像素 區(qū)域211的外部區(qū)域)并被用于獲得用于校正線噪聲的信號的電容器 元件(校正元件)301與校正通道連接。
雖然圖l沒有示出，但是，可以在諸如玻璃基板等的絕緣基板上 并在傳感器陣列的像素區(qū)域211外面形成用于校正線噪聲的電容器元 件301。在這種情況下，可以在開關(guān)元件201上從與被用作絕緣層的 非晶氮化硅膜的層相同的層或從與被用作電極的鋁等的層相同的層形 成電容器元件301?？梢詮呐c用于轉(zhuǎn)換元件202的層相同的層形成電 容器元件301?？梢栽跇?gòu)建讀出電路單元108的晶體半導(dǎo)體芯片中從 與被用作另 一運算放大器205或S/H電路單元207的保持電容器等中 的絕緣層的氧化硅膜的層相同的層、或從與被用作布線的鋁等的層相 同的層形成電容器元件301。
如圖l所示，電容器元件301的一個電極與用于校正通道的運算 放大器205的輸入電連接。電容器元件301的另 一電極與用于向運算 放大器205施加基準(zhǔn)電壓(接地電勢)的基準(zhǔn)電源電連接。在本說明 書中，用于校正通道的運算放大器205被稱為第二運算放大器。
通過這種構(gòu)造，通過用于校正線噪聲的電容器元件301檢測作為 線噪聲的主要因素之一的用于向運算放大器205施加基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn) 電源206的波動和基準(zhǔn)電勢(接地電勢)的波動。基準(zhǔn)電壓被輸入與 電容器元件301連接的校正通道的運算放大器205，并在其它的通道 從傳感器陣列讀出電信號時被同時讀出，從而獲得變?yōu)榫€噪聲的主要 因素的基準(zhǔn)電源和基準(zhǔn)電勢的波動。通過電容器元件301的電容Ccor和校正通道的運算放大器205 的反饋電容Cf之間的比(即，Ccor/Cf)放大基準(zhǔn)電源206和基準(zhǔn)電 壓的波動。因此，希望用于校正線噪聲的電容器元件301的電容值被 設(shè)為等于或大于傳感器陣列的信號布線Sigl至Sig3的寄生電容的值。
被施加到電容器元件301的另一電極的電壓不限于從與上述的運 算放大器205連接的基準(zhǔn)電源206供給的電壓。例如，如圖4所示， 電容器元件301的另 一 電極可與傳感器電源203連接。傳感器電源203 通過像素與信號布線Sigl至Sig3電容性耦合。通過信號布線Sigl至 Sig3，傳感器電源203的波動被輸入到通過信號布線Sigl至Sig3與傳 感器陣列連接的所有通道。因此，從傳感器電源203供給的偏壓的波 動也導(dǎo)致線噪聲。如圖4所示，通過電容器元件301將校正通道的運 算放大器205的輸入連接到傳感器電源203，可在取得圖像的同時取 得從傳感器電源203供給的偏壓的波動。希望圖4中的電容器元件301 的電容值被設(shè)為等于或大于信號布線Sigl至Sig3和偏壓布線的電容 耦合量的值。
雖然圖5示出其中以與圖4類似的方式將傳感器電源602連接到 電容器元件301的另一電極的構(gòu)造，但其在傳感器電源由多個傳感器 電源601和602構(gòu)建這一點上與圖4不同。在使用傳感器電源的這種 構(gòu)造的情況下，希望用于在后面將說明的積累操作時向轉(zhuǎn)換元件202 供給電壓的傳感器電源602與電容器元件301的另一電極連接。
在S/H電路單元207之后的級上設(shè)置用于在時間上依次讀出在 S/H電路單元207的保持電容器中積累的電信號的多路復(fù)用器208。 讀出多路復(fù)用器208的模擬串行信號通過緩沖放大器209被依次傳送 給A/D轉(zhuǎn)換器210。
A/D轉(zhuǎn)換器210將從緩沖放大器209輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字 信號。從A/D轉(zhuǎn)換器210輸出的數(shù)字信號作為圖像數(shù)據(jù)被存儲在幀存 儲器212中。以此方式，可以從放射線成像裝置獲得與一個圖像(幀) 對應(yīng)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
使用間接型轉(zhuǎn)換元件作為本實施例的轉(zhuǎn)換元件202,在所述間接型轉(zhuǎn)換元件中，組合用于將可被覺察的波長帶中的光轉(zhuǎn)換成電荷的光
的光的波長轉(zhuǎn)換器:但是 本發(fā)明;限;這種間接型轉(zhuǎn)換元件，而是 也可使用用于將放射線直接轉(zhuǎn)換成電荷的直接型轉(zhuǎn)換元件。作為間接
型轉(zhuǎn)換元件，希望使用MIS (金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)型光電轉(zhuǎn)換元
件或PIN型光電轉(zhuǎn)換元件。作為直接型轉(zhuǎn)換元件，使用包含非晶硒、 GaAs、 Hgl2、 Pbl2、 CdTe和ZnS中的任一種為主要成分的材料。
圖6A示出使用MIS型光電轉(zhuǎn)換元件的像素的示意性橫截面圖， 所述MIS型光電轉(zhuǎn)換元件被希望用于本發(fā)明的放射線成像裝置的轉(zhuǎn) 換元件。如圖6A所示，在諸如玻璃基板的絕緣基板801上形成用作 開關(guān)元件201的TFT (薄膜晶體管)。通過使用鋁或包含鋁的合金形 成驅(qū)動布線和柵電極820。通過非晶氮化硅膜形成柵絕緣膜802。用作 TFT的溝道的半導(dǎo)體層803由非晶氫化硅(a-Si:H)制成。雜質(zhì)半導(dǎo) 體層804由其中摻雜了 N型雜質(zhì)的非晶硅制成，并且是用于在半導(dǎo)體 層803和將在后面說明的源電極層805/漏電極層806之間進(jìn)行歐姆接 觸的層。源電極層805和漏電極層806從相同的導(dǎo)電層形成，并由諸 如鋁或鋁的合金的金屬制成。
MIS型光電轉(zhuǎn)換元件816的下部電極(第一電極)807由在絕緣 基板801上形成的諸如鉻、鋁或鋁的合金等的金屬制成。用作MIS型 光電轉(zhuǎn)換元件816的絕緣層的絕緣層808由非晶氮化硅膜制成。用作 用于將可見光轉(zhuǎn)換成電信號的光電轉(zhuǎn)換元件的半導(dǎo)體層809由非晶氫 化硅制成。雜質(zhì)半導(dǎo)體層810由其中摻雜了 N型雜質(zhì)的非晶硅制成， 并且是用于在半導(dǎo)體層809和將在后面說明的上部電極811之間進(jìn)行 歐姆接觸的層。雜質(zhì)半導(dǎo)體層810具有用于阻擋從偏壓布線818摻入 空穴的功能。上部電極(第二電極)811被用于向MIS型光電轉(zhuǎn)換元 件816供給偏壓，并通過由ITO等制成的透明導(dǎo)電層形成。偏壓布線 818由諸如用作公知的布線材料的鋁或鉻的金屬材料制成。
保護(hù)層812是保護(hù)光電轉(zhuǎn)換元件816和TFT 201免受開放的空氣 中的濕氣(moisture)或來自熒光體(phosphor) 814的夕卜來物質(zhì)的影響的層，并由諸如氮化硅膜或氧化硅膜的無機絕緣層形成。濕氣阻
擋層813是用于保護(hù)熒光體814和傳感器陣列免受開放的空氣中的濕 氣的影響的層，并由諸如氮化硅膜或氧化硅膜的無機絕緣層或由諸如 聚酰亞胺的有機絕緣層形成。對于作為用于將放射線轉(zhuǎn)換成可見光的 波長轉(zhuǎn)換器的熒光體814，例如，使用諸如Gd202S或Gdz03的釓系 材料或諸如Csl (碘化銫)的材料。熒光體保護(hù)層815是保護(hù)熒光體 814免受開放的空氣中的濕氣或來自外部的沖擊的影響的層。
圖6B示出使用PIN型光電轉(zhuǎn)換元件的像素的示意性橫截面圖， 所述PIN型光電轉(zhuǎn)換元件被希望用于本發(fā)明的放射線成像裝置的轉(zhuǎn)換 元件。在諸如玻璃基板的絕緣基板901上形成用作開關(guān)元件201的 TFT。通過使用鋁或包含鋁的合金形成驅(qū)動布線和柵電極902。通過 非晶氮化硅膜形成柵絕緣膜903。用作TFT的溝道的半導(dǎo)體層卯4由 非晶氫化硅(a-Si:H)制成。雜質(zhì)半導(dǎo)體層905由其中摻雜了 N型雜 質(zhì)的非晶硅制成，并且是用于在半導(dǎo)體層904與將在后面說明的源電 極層906和漏電極層907之間進(jìn)行歐姆接觸的層。源電極層906和漏 電極層907從相同的導(dǎo)電層形成，并由諸如鋁或包含鋁的合金的金屬 制成。
PIN型光電轉(zhuǎn)換元件919的下部電極(第一電極)卯9由在絕緣 基板901上形成的諸如鋁或包含鋁的合金的金屬制成。第一雜質(zhì)半導(dǎo) 體層910由其中摻雜了 N型(第一導(dǎo)電類型)雜質(zhì)的非晶硅制成，并 且是防止空穴從下部電極909摻入半導(dǎo)體層911中的層。用作用于將 可見光轉(zhuǎn)換成電信號的光電轉(zhuǎn)換層的半導(dǎo)體層911由非晶氫化硅制 成。第二雜質(zhì)半導(dǎo)體層912由其中摻雜了作為與N型(第一導(dǎo)電類型) 相反的導(dǎo)電類型的P型(第二導(dǎo)電類型)的雜質(zhì)的非晶硅制成。第二 雜質(zhì)半導(dǎo)體層912具有在半導(dǎo)體層911和上部電極913之間進(jìn)行歐姆 接觸并阻擋從偏壓布線914摻入電子的功能。上部電極(第二電極) 913被用于向PIN型光電轉(zhuǎn)換元件919供給偏壓，并通過由ITO等制 成的透明導(dǎo)電層形成。偏壓布線914由諸如用作公知的布線材料的鋁 或鉻的金屬材料制成。保護(hù)層915是保護(hù)光電轉(zhuǎn)換元件919和TFT 201免受開放的空氣 中的濕氣或來自熒光體917的外來物質(zhì)的影響的層，并由諸如氮化硅 膜或氧化硅膜的無機絕緣層形成。濕氣阻擋層916是用于保護(hù)熒光體 917和傳感器陣列免受開放的空氣中的濕氣的影響的層，并由諸如氮 化硅膜或氧化硅膜的無機絕緣層或由諸如聚酰亞胺的有機絕緣層形 成。對于作為用于將放射線轉(zhuǎn)換成可見光的波長轉(zhuǎn)換器的熒光體917 的材料，例如，使用釓系材料或諸如Csl(碘化銫)的材料。熒光體 保護(hù)層918是保護(hù)熒光體917免受開放的空氣中的濕氣或來自外部的 沖擊的影響的層。
已如上所述，可以與光電轉(zhuǎn)換元件202和TFT201同時在絕緣基 板上形成電容器元件301。在這種情況下，希望在形成圖6A和圖6B 所示的柵絕緣膜、柵電極和信號布線時的定時的同時形成電容器元件 301，并且，層構(gòu)造和膜厚度也類似地被設(shè)定。本發(fā)明不限于這種構(gòu)造， 而是可以在構(gòu)成讀出電路單元108的晶體半導(dǎo)體IC中從與用作運算 放大器205或S/H電路單元207的保持電容器等中的絕緣層的氧化硅 膜的層相同的層或從與用作布線的鋁等的層相同的層形成電容器元件 301。
隨后，將參照圖2說明通過使用本發(fā)明的放射線成像裝置獲得放 射線圖像的驅(qū)動方法。圖2示出用于驅(qū)動在本發(fā)明的放射線成像裝置 中使用的傳感器陣列并獲得放射線圖像的時序圖。當(dāng)信號X-RAY被 設(shè)為高電平時，X射線源101 (圖7)照射X射線。信號RC是用于 將運算放大器205的反饋電容器和信號布線復(fù)位的控制信號，并被輸 入到運算放大器205的復(fù)位開關(guān)。信號DRC是被輸入到可變增益放 大器單元204的控制信號。信號MUX是被輸入到多路復(fù)用器208的 控制信號，并被用于規(guī)定多路復(fù)用器的操作定時。信號DCLK、 CIO 和OE是被輸入到驅(qū)動電路單元112的控制信號，并被用于規(guī)定驅(qū)動 電路單元112的操作定時。信號SH是被輸入到S/H電路單元207的 控制信號，并被用于規(guī)定采樣和保持定時。從圖7中的處理電路單元 106或系統(tǒng)電路單元107供給這些控制信號。信號Vout是來自圖1中的緩沖放大器209的輸出信號。
首先，從傳感器電源203供給轉(zhuǎn)換元件202必需的偏壓(Vs)， 并且禁用開關(guān)元件201。傳感器陣列的這種操作被稱為積累操作等待。 通過在傳感器陣列執(zhí)行積累操作等待的同時通過信號X-RAY照射X 射線，在轉(zhuǎn)換元件202中積累基于透過物體的X射線的信息的電荷。
隨后，基于在轉(zhuǎn)換元件202中積累的電荷的電信號被輸入到讀出 電路單元108。這種讀取操作被稱為"讀取"。在第一行的讀取操作 Read-rowl中，首先，控制信號RC和DRC被設(shè)為Hi (高電平)， 并且，各通道的運算放大器205和可變增益放大器單元204的輸入和 輸出被短路，由此將運算放大器205和可變增益放大器單元204復(fù)位。 通過在從轉(zhuǎn)換元件202輸出信號之前執(zhí)行復(fù)位操作，已被輸入到運算 放大器205和可變增益放大器單元204的不必要的信號在積累操作期 間被擦除，使得圖片質(zhì)量被改善。
此時，控制信號DCLK和DIO被輸入到驅(qū)動電路單元112，由此 使得能夠在將控制信號OE設(shè)為Hi (高電平)的同時將作為用于啟用
控制信號RC被設(shè)為Lo(低電平)，并且完成運算放大器205的復(fù)位。 隨后，在經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r間之后，將信號DRC從Hi切換到Lo，并且， 完成可變增益放大器單元204的復(fù)位。
隨后，為了啟用第一行(rowl)的開關(guān)元件201，將控制信號OE 設(shè)為Hi。在將控制信號OE設(shè)為Hi的同時，將第一行(rowl)的驅(qū) 動布線Vgl的電壓從Vss (禁用電壓)切換到Vcom (啟用電壓)， 并且，啟用第一行的開關(guān)元件T11至T13。因此，基于在第一行的像 素的轉(zhuǎn)換元件Sll至S13中積累的電荷的電信號通過開關(guān)元件Tll至 T13和信號布線Sigl至Sig3被輸出到運算放大器205。此時，基于在 電容器元件301中積累的電荷的電信號也在與輸出像素的電信號期間 的時間段相同的時間段被讀出電路單元108的校正通道的運算放大器 205讀出。換句話說，基于電容器元件301中的電荷的電信號與來自 像素的電信號并行地被輸出，并通過讀出電路單元108的校正通道的運算放大器205得到。
在開關(guān)元件Tll至T13被啟用足以傳送基于在轉(zhuǎn)換元件Sll至 S13中積累的電荷的電信號的時間之后，信號OE被設(shè)為Lo并且開關(guān) 元件Tll至T13被禁用。在開關(guān)元件Tll至T13被禁用時的時間點 上，根據(jù)在轉(zhuǎn)換元件S11至S13中積累的電荷的電信號(電壓)作為 可變增益放大器單元204的輸出信號被輸出。
在第一行的開關(guān)元件Tll至T13被禁用之后經(jīng)過適當(dāng)?shù)臅r間之 后，控制信號SH被設(shè)為Hi，由此允許各通道的可變增益放大器單元 204的輸出被采樣并被保持在S/H電路單元207中的各通道的保持電 容器中。在通過將控制信號SH設(shè)為Lo完成采樣和保持操作之后，類 似地執(zhí)行第二行(row2)的讀取操作Read-row2。
此時，與第二行的讀取操作中的運算放大器205的復(fù)位或開關(guān)元 件T21至T23的啟用/禁用操作的切換并行地將控制信號MUX輸入到 多路復(fù)用器208。因此，保持在各通道的S/H電路單元207中的保持 電容器中的信號在時間上被依次讀出，并且串行信號被輸出。從多路
復(fù)用器208輸出的模擬串行信號通過緩沖放大器209被發(fā)送到A/D轉(zhuǎn) 換器210。 A/D轉(zhuǎn)換器210將模擬串行信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將數(shù) 字信號傳送到幀存儲器212。
在第二行的讀取操作Read-row2中，通過以與第一行的讀取操作 類似的方式控制驅(qū)動布線Vg2，開關(guān)元件T21至T23被啟用。因此， 基于在轉(zhuǎn)換元件S21至S23中積累的電荷的電信號通過開關(guān)元件T21 至T23和信號布線Sigl至Sig3被輸出到運算放大器205。此時，以 與第一行的讀取操作類似的方式，基于電容器元件301中的電荷的電 信號也在與輸出像素的電信號期間的時間段相同的時間段被讀出電路 單元108的校正通道的運算放大器205讀出。并且，在第二行的像素 的信號被釆樣和保持之后，類似地執(zhí)行第三行的讀取操作Read-row3。 在讀取操作Read-row3中，通過以與第一行或第二行的讀取操作類似 的方式控制驅(qū)動布線Vg3，開關(guān)元件T31至T33被啟用。因此，基于 轉(zhuǎn)換元件S31至S33中的電荷的電信號通過開關(guān)元件T31至T33和信號布線Sigl至Sig3被輸出到運算放大器205。此時，以與第一行或第 二行的讀取操作類似的方式，基于電容器元件301中的電荷的電信號 也在與輸出像素的電信號期間的時間段相同的時間段被讀出電路單元 108的校正通道的運算放大器205讀出。以此方式，為了從第二行和 第三行的像素讀出電信號，執(zhí)行從控制信號RC-Hi到控制信號SH -Lo的范圍內(nèi)的操作就夠了。如圖2所示，通過重復(fù)地關(guān)于所述三個 行執(zhí)行讀取操作，可以獲得一個X射線圖像的數(shù)據(jù)和校正數(shù)據(jù)。以此 方式，與電容器元件301連接的校正通道在與連接于信號布線Sigl至 Sig3的通道的讀取操作基本上相同的讀取操作期間從電容器元件301 讀出電信號。因此，與在從運算放大器205的復(fù)位的結(jié)束到采樣和保 持操作的結(jié)束的時間段產(chǎn)生的線噪聲成分對應(yīng)的電信號可被采樣，并 被保持在S/H電路單元207的校正通道的保持電容器中。以與來自與 傳感器陣列連接的通道的電信號類似的方式，通過多路復(fù)用器輸出與 線噪聲成分對應(yīng)的被采樣和保持的電信號。然后，輸出的電信號被A/D 轉(zhuǎn)換器210轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并且，該數(shù)字信號被存儲到幀存儲器212 中，使得可以在與一個X射線圖像的數(shù)據(jù)相同的時段內(nèi)獲得用于校正 的數(shù)據(jù)。
隨后，將參照圖3說明本實施例中的線噪聲的校正方法。圖3是 示出本發(fā)明的第一實施例中的線噪聲的校正方法的概念圖。在圖3中， 在幀存儲器212中示意地示出通過上面已經(jīng)描述的驅(qū)動方法取得的X 射線圖像數(shù)據(jù)。來自第一行rowl和第一列coll的像素(圖1中的Tll 和Sll)的信息被示為I (1， 1)。
如圖3所示，取得的數(shù)據(jù)由以下數(shù)據(jù)構(gòu)成構(gòu)成X射線圖像信息 的3x3 X射線圖像的數(shù)據(jù)I (1， 1)至I (3， 3);和用于校正已從 電容器元件301輸出的線噪聲的校正數(shù)據(jù)I (1， 4)至I (3， 4)。
校正數(shù)據(jù)I (1， 4)至I (3, 4)是基于在獲得X射線圖像時的 相同時間段內(nèi)獲得并從與電容器元件301連接的校正通道輸出的信號 的數(shù)據(jù)。因此，校正數(shù)據(jù)I (1， 4)至1(3， 4)不包含與圖像信號對 應(yīng)的信號成分，但是包含由從基準(zhǔn)電源206供給并變?yōu)榫€噪聲的原因的基準(zhǔn)電壓或由諸如從傳感器電源203供給的傳感器偏壓的波動導(dǎo)致 的信號成分。假定電容比p等于l，那么用于執(zhí)行線噪聲的校正處理 的校正單元501通過使用在與X射線圖像數(shù)據(jù)I (m， n)相同的時間 段中獲得的校正數(shù)據(jù)I (m， 4)對幀存儲器212中的X射線圖像數(shù)據(jù) I(m， n)進(jìn)行減法。通過該方法，校正單元501校正X射線圖像數(shù) 據(jù)的線噪聲，獲得校正的X射線圖像數(shù)據(jù)I' (m， n)，并將其寫入到 幀存儲器212中。
現(xiàn)在說明電容比p。如果如圖1所示的那樣運算放大器205的基 準(zhǔn)電源206與電容器元件301的另一電極連接，那么電容器元件301 的電容值和信號布線Sigl至Sig3的寄生電容值之間的比被假定為p。 因此，通過下式獲得校正的X射線圖像數(shù)據(jù)I' (m， n)。
I'(m， n) =I(m， n) -I(m， 4)/p
這里，電容比p是自然數(shù)。即，如果電容器元件301的電容值和 信號布線Sigl至Sig3的寄生電容值相等，那么通過使用在與X射線 圖像數(shù)據(jù)I(m， n)相同的時間段中獲得的校正數(shù)據(jù)I (m, 4)對X 射線圖像數(shù)據(jù)I(m， n)進(jìn)行減法就夠了。
如果如圖4和圖5所示的那樣傳感器電源203與電容器元件301 的另一電極連接，那么電容器元件301的電容值和偏壓布線與信號布 線Sigl至Sig3之間的電容值之間的比被假定為p并由上式獲得。即， 如果電容器元件301的電容值和偏壓布線與信號布線Sigl至Sig3之 間的電容值相等，那么通過使用在與X射線圖像數(shù)據(jù)I (m， n)相同 的時間段中獲得的校正數(shù)據(jù)I (m， 4)對X射線圖像數(shù)據(jù)I (m, n) 進(jìn)行減法就夠了 。通過這種處理，可以通過使用與被重疊 (superimpose)到X射線圖像的線噪聲成分幾乎等量的成分執(zhí)行校 正。在執(zhí)行以上的處理之后，校正單元501通過該處理校正線噪聲， 并將校正的X射線圖像數(shù)據(jù)I' (m， n)寫入到幀存儲器212中。
在本實施例中，傳感器陣列的像素的數(shù)量不限于作為像素的總數(shù) 的9 ( = 3x3)個，而是，即使它等于作為放射線成像系統(tǒng)必需的像素 間距(pitch)或從成像面積計算的像素的數(shù)量，也可實現(xiàn)本發(fā)明。電容器元件301的數(shù)量不限于1個。與電容器元件301連接的校正通道 的數(shù)量不限于l個，而是，系統(tǒng)可具有多個校正通道。驅(qū)動電路單元 112的數(shù)量不限于1個。像素中的開關(guān)元件201的數(shù)量不限于1個。 即，傳感器陣列的像素區(qū)域211中的像素的數(shù)量、讀出電路單元108 的數(shù)量、讀出電路單元108中的通道的數(shù)量、驅(qū)動電路單元112的數(shù) 量和一個像素中的開關(guān)元件201的數(shù)量分別不限于本實施例所示的數(shù) 量。
可通過在單晶硅(monosilicon)芯片上通過使用光刻法、濺射法 或外延生長法等形成的晶體管，或通過在像素區(qū)域211的外周的絕緣 基板上通過多晶硅工藝形成的晶體管，構(gòu)成本發(fā)明中的讀出電路單元 108和驅(qū)動電路單元112中的每一個。
雖然在本實施例中示出了其中被處理的數(shù)據(jù)被存儲到圖3中的幀 存儲器212中的另一區(qū)域中的例子，但是，可以使用使得校正的X射 線圖像數(shù)據(jù)被重寫(overwrite)到處理之前的X射線圖像數(shù)據(jù)且最終 刪除校正數(shù)據(jù)I (m， 4)的方法。
與電容器元件301的另一電極連接的電源不限于一種類型，而可 以是運算放大器205的基準(zhǔn)電源206和傳感器偏壓電源203的組合。
本實施例中的校正單元501可以是在計算機中操作的用于執(zhí)行放 射線成像系統(tǒng)的圖像處理的軟件和在LSI中已被編程的程序中的一 個。在這種情況下，圖7中的處理電路單元106和控制PC 103中的 一個執(zhí)行存儲在內(nèi)部存儲裝置中的程序，由此執(zhí)行校正單元501的校 正處理。用于向計算機供給程序的手段，例如，諸如其中已記錄了這 種程序的CD-ROM的計算機可讀記錄介質(zhì)或諸如用于傳送這種程序 的因特網(wǎng)的傳送介質(zhì)，也可作為本發(fā)明的實施例而被應(yīng)用。諸如其中 已記錄了前述程序的計算機可讀記錄介質(zhì)的計算機程序產(chǎn)品也可作為 本發(fā)明的實施例而被應(yīng)用。前述的程序、記錄介質(zhì)、傳送介質(zhì)和計算 機程序產(chǎn)品被并入在本發(fā)明的范圍中。作為記錄介質(zhì)，例如，可以使 用軟盤、硬盤、光盤、磁光盤、CD-ROM、磁帶、非易失性存儲卡或 ROM等。(第二實施例)
現(xiàn)在將參照圖8和圖9說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的傳感器陣 列和使用該傳感器陣列的校正處理。圖8是本發(fā)明的第二實施例中的 放射線成像裝置的示意性等效電路圖。在本實施例中，將說明其中布 置在第一實施例中說明的多個電容器元件301和與電容器元件301連 接的多個校正通道的放射線成像裝置。雖然為了便于說明在圖8中示 出其中布置兩個電容器元件301和兩個校正通道的例子，但是，電容 器元件301的數(shù)量和校正通道的數(shù)量不限于2個，而可以是2個或更 多個的復(fù)數(shù)個。由于其它的驅(qū)動方法和功能等與第一實施例中的類似， 因此這里省略它們的詳細(xì)說明。
圖9是示出本發(fā)明的第二實施例中的線噪聲的校正方法的概念 圖。根據(jù)第二實施例的校正方法，在與傳感器陣列的各行的讀取操作 對應(yīng)的相同時間段從兩個電容器元件301和兩個校正通道獲得的校正 數(shù)據(jù)I (m， 4)和I (m， 5)被平均(average)，并且，然后，執(zhí)行 與X射線圖像數(shù)據(jù)I(m， n)的減法處理。即，為了獲得校正的X射 線圖像數(shù)據(jù)I'(m, n),線噪聲校正單元1101計算下式。
I'(m， n) -I(m， n) - (I(m， 4) +I(m， 5) ) / (2xp)
在本實施例中，通過使用多個校正數(shù)據(jù)I (m， 4)和I(m, 5) 的平均值，可在校正處理時減小在電容器元件301和與其連接的校正 通道中產(chǎn)生的隨機噪聲成分的貢獻(xiàn)程度。因此，可以更精確地校正線 噪聲。上述的隨機噪聲成分包含校正通道的運算放大器205和可變增 益放大器單元204的1/f噪聲、以及在S/H電路單元207的校正通道 中使用的傳送開關(guān)等的kTC噪聲。 并且，在本實施例中，以與第一實施例類似的方式，如果運算放 大器205的基準(zhǔn)電源206與電容器元件301的另 一電極連接，那么電 容器元件301的電容值和信號布線Sigl至Sig3的寄生電容值之間的 比被假定為p。如果傳感器電源203與電容器元件301的另一電極連 接，那么電容器元件301的電容值和偏壓布線與信號布線Sigl至Sig3 之間的電容值之間的比被假定為p，并通過上式獲得。雖然在本實施例中示出了其中被處理的數(shù)據(jù)被存儲到圖9中的幀 存儲器212中的另一區(qū)域中的例子，但是，本發(fā)明不限于這樣的方法。 可以以與第 一 實施例類似的方式使用使得校正的X射線圖像數(shù)據(jù)被重 寫到處理之前的X射線圖像數(shù)據(jù)并最終刪除校正數(shù)據(jù)I (m， 4)和I (m， 5 )的方法。
以與第一實施例類似的方式，圖9所示的本實施例中的校正單元 1101可以是在計算機中操作的用于執(zhí)行放射線成像系統(tǒng)的圖像處理 的軟件和已在LSI中被編程的程序中的一個。 (第三實施例)
現(xiàn)在將參照圖10和圖ll說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的傳感器 陣列和使用該傳感器陣列的校正處理。圖10是本發(fā)明的第三實施例中 的放射線成像裝置的示意性等效電路圖。在本實施例中，將說明其中 設(shè)置多個讀出電路單元108并對于每個讀出電路單元108布置一個電 容器元件301和與電容器元件301連接的一個校正通道的放射線成像 裝置。
為了便于說明，在圖10中示出其中對于一個讀出電路單元108 布置一組電容器元件301和校正通道的例子。但是，在本實施例中， 電容器元件301和校正通道的組數(shù)不限于圖IO所示的數(shù)量，而是，例 如，可以對于十一個讀出電路單元108中的每一個設(shè)置十組電容器元 件301和校正通道。
將說明存在多個如上所述的讀出電路單元108并且一個A/D轉(zhuǎn)換 器210接收多個讀出電路單元108的輸出的情況。在這種情況下，在 讀出電路單元108和A/D轉(zhuǎn)換器210之間設(shè)置其啟用狀態(tài)受控制信號 CS控制的開關(guān)，由此允許來自讀出電路單元108的輸出被切換。在各 讀出電路單元108中設(shè)置緩沖放大器209。其它的驅(qū)動方法和功能等 與第一實施例及圖1中的類似。
圖11是示出本發(fā)明的第三實施例中的線噪聲的校正方法的概念 圖。根據(jù)第三實施例中的線噪聲校正方法，在與傳感器陣列的各行的 讀取操作相同的時間段從與兩個讀出電路單元108對應(yīng)的兩個校正通道獲得的校正數(shù)據(jù)I(m， 3)和I(m， 6)被平均。然后，執(zhí)行X射 線圖像數(shù)據(jù)I(m， n)與被平均的校正數(shù)據(jù)的減法處理。即，為了獲 得校正的X射線圖像數(shù)據(jù)I' (m， n)，校正單元1301計算下式。 I'(m， n) =I(m， n) - (I(m， 3) +I(m， 6) ) / (2xp) 如果存在三個或更多個校正數(shù)據(jù)，那么在相同時間段獲得的多個 校正數(shù)據(jù)被平均，執(zhí)行在相同時間段獲得的平均的校正數(shù)據(jù)與X射線 圖像數(shù)據(jù)的減法處理，并執(zhí)行線噪聲的校正處理。
在本實施例中，通過使用多個校正數(shù)據(jù)I (m， 3)和I(m， 6) 的平均值，以與第二實施例類似的方式，可在校正處理時進(jìn)一步減小 在電容器元件301和與其連接的校正通道中產(chǎn)生的隨機噪聲成分的貢 獻(xiàn)程度。因此，可以更精確地校正線噪聲。上述的隨機噪聲成分包含 校正通道的運算放大器205和可變增益放大器單元204的1/f噪聲、 以及在S/H電路單元207的校正通道中使用的傳送開關(guān)等的kTC噪 聲。
將參照圖12說明本發(fā)明的第三實施例中的放射線成像裝置的結(jié) 構(gòu)。圖12是典型地示出本發(fā)明的第三實施例中的放射線成像裝置的結(jié) 構(gòu)的示意圖。設(shè)置用于讀出的印刷布線板1501。在通過柔性印刷布線 板形成的用于讀出的TCP (帶載封裝，Tape Carrier Package) 1502 上安裝讀出電路單元108。布線1503和1504被連接到電容器元件301。 布線1503和1504還是各用作電容器元件301的一個電極的第一導(dǎo)電 層。第二導(dǎo)電層1505用作電容器元件301的另一電極和與另一電極連 接的布線。在諸如玻璃基板的絕緣基板1506上設(shè)置傳感器陣列的像素 區(qū)域2U。設(shè)置用于驅(qū)動的印刷布線板1507。在從柔性印刷布線板形 成的用于驅(qū)動的TCP 1508上安裝驅(qū)動電路單元112。通過這樣的方法 形成放射線成像裝置的面型傳感器(area sensor)，即，通過該方法， 通過單晶硅工藝形成的讀出電路單元108和驅(qū)動電路單元112的IC 芯片被安裝到TCP上，并且TCP被連接到由多個像素、信號布線、 驅(qū)動布線和偏壓布線形成的傳感器陣列。并且，TCP 1502和1508分 別與用于向讀出電路單元108和驅(qū)動電路單元112施加各種電源電壓并向其傳送/從其接收信號的印刷布線板1501和1507電連接。
在圖12中由虛線示出的圓所包圍的傳感器陣列的像素區(qū)域211 外面(像素區(qū)域211的外周)的絕緣基板1506上形成本實施例中的電 容器元件301。在圖12所示的構(gòu)造中，對于各讀出電路單元108設(shè)置 四個電容器元件301。
在圖12中由圓包圍的區(qū)域中示出電容器元件301的結(jié)構(gòu)。電容器 元件301由以下構(gòu)成各用作電容器元件301的一個電極的第一導(dǎo)電 層1503和1504;電容器元件301的另 一電極和用作與另 一電極連接 的布線的第二導(dǎo)電層1505;和布置在它們之間的諸如非晶氮化硅膜的 絕緣層(未示出)。
電容器元件301的兩個電極1503/1504和1505中的一個被連接到 讀出電路單元108中的第二運算放大器。另一電極通過TCP被引出到 傳感器陣列的像素區(qū)域211的外面，并在印刷布線板上與傳感器電源 或運算放大器的基準(zhǔn)電源電連接。
雖然在本實施例中設(shè)置四個讀出電路單元108和四個驅(qū)動電路單 元112，但是，讀出電路單元108的數(shù)量和驅(qū)動電路單元112的數(shù)量 不限于4個，而是，可以根據(jù)傳感器陣列的像素的數(shù)量或像素區(qū)域211 的面積適當(dāng)?shù)卦O(shè)置必要數(shù)量的讀出電路單元108和驅(qū)動電路單元112。 (第四實施例)
現(xiàn)在將參照圖13說明本發(fā)明的第四實施例中的使用放射線成像 裝置的圖像處理方法。圖13是用于說明本發(fā)明的第四實施例中的使用 放射線成像裝置的校正方法的概念圖。在本實施例中，除了在第一到 第三實施例中的一個中說明的X射線圖像的獲得以外，還獲得偏移圖 像的數(shù)據(jù)，并通過使用偏移圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。使用偏移圖像數(shù)據(jù)的 校正表示用于通過使用包含諸如FPN (固定模式噪聲)等的噪聲成分 并在不照射X射線的情況下取得的圖像來校正X射線圖像的處理。以 下將說明第四實施例與第一實施例不同之點。
由于偏移圖像如上所述是在不照射X射線的情況下取得像素的信 號的圖像，因此它是像素的暗電流、缺陷像素的輸出和電偏移成分等占主導(dǎo)的圖像。通過從x射線圖像減去偏移圖像，在x射線圖像中存
在的像素的暗電流、缺陷像素的輸出和電偏移成分被去除，使得圖片 質(zhì)量可被改善。
但是，由于線噪聲還被重疊到偏移圖像自身，因此，如果通過包
含線噪聲的偏移圖像執(zhí)行校正處理，那么對于x射線圖像施加偏移圖
像的線噪聲的影響。因此，在本實施例中，除了第一實施例中的校正
以外，在被重疊到偏移圖像的線噪聲被進(jìn)一步校正之后，x射線圖像
的偏移被校正，使得線噪聲的重疊可被抑制。
從傳感器陣列獲得的x射線圖像的數(shù)據(jù)和偏移圖像的數(shù)據(jù)被寫入
幀存儲器。如圖13示意地表示的那樣，校正單元1403通過用與偏移 圖像數(shù)據(jù)同時獲得的來自電容器元件301的校正數(shù)據(jù)I (m， 4)校正 各偏移圖像的數(shù)據(jù)I(m， n)來進(jìn)行校正。即，以與第一實施例類似 的方式，為了獲得校正的偏移圖像數(shù)據(jù)I' (m， n)，校正單元1403 計算下式。
I'(m， n) =I(m, n) -I(m， 4)/p
X射線圖像數(shù)據(jù)的處理和校正單元1402的操作被省略，因為已在 第一實施例中說明它們的細(xì)節(jié)。開關(guān)1401切換X射線圖像和偏移圖 像的處理。
減法單元1404執(zhí)行如上所述獲得的校正的X射線圖像數(shù)據(jù)和校 正的偏移圖像數(shù)據(jù)的減法處理，并輸出偏移校正的X射線圖像數(shù)據(jù)。
可以在第 一到第三實施例中的任一個中實施如本實施例所示的那 樣進(jìn)行偏移校正的射線照相(radiograph)方法。雖然在圖13中準(zhǔn)備 了用于X射線圖像和偏移圖像的兩個校正單元1402和1403，但圖中 對于它們的示出是為了便于說明。如果用于獲得X射線圖像的定時和 用于獲得偏移圖像的定時偏離，那么可通過一個校正單元執(zhí)行這兩個 圖像的線噪聲校正處理。在本實施例中，可以在剛剛完成X射線的射 線照相之后獲得偏移圖像，或者也可在X射線的射線照相之前先獲得 偏移圖像。以與第一實施例類似的方式，可通過使得控制PC 103執(zhí) 行程序的方法來實現(xiàn)校正單元1402和1403以及減法單元1404。根據(jù)本發(fā)明，通過與用于獲得圖像的傳感器陣列分開制備的校正 用元件并通過與這種校正元件連接的讀出電路，在獲得圖像的同時獲
得在獲得的x射線圖像中包含的線噪聲。通過由具有線噪聲成分的數(shù) 據(jù)校正x射線圖像，可以適當(dāng)?shù)厝コ龍D像中的線噪聲。
由于電容器元件被用作校正元件，因此，與使用像素的暗輸出的 情況不同，由于像素的暗電流導(dǎo)致的噪聲的影響或者由于熱噪聲或晶 格缺陷等導(dǎo)致的固定模式噪聲的影響被減小。
通過將作為校正元件的電容器元件的電容設(shè)為希望地比信號布線 的電容的整數(shù)倍的值大的值，可以提高線噪聲的靈敏度。在這種情況 下，通過將在校正處理時檢測的線噪聲數(shù)據(jù)乘以作為信號布線電容和 校正元件的電容之間的比的系數(shù)p ，可以適當(dāng)?shù)匦Ｕ€噪聲。
根據(jù)如上所述的方法，通過減法處理，在讀出電路單元中產(chǎn)生的 隨機噪聲成分作為線噪聲被重疊時的程度被抑制，并且，可更有效地 去除線噪聲。
作為第二讀出電路和校正元件，由于不總是必需數(shù)量如信號布線 的數(shù)量那樣多的第二讀出電路和校正元件，因此可容易地安裝它們。
由于不需要改變傳感器陣列的像素區(qū)域211的結(jié)構(gòu)，因此存在不犧牲 傳感器陣列的特性的優(yōu)點。
在以上的實施例中的每一個中，僅示出用于實施本發(fā)明的特定例 子。本發(fā)明的技術(shù)范圍不應(yīng)限制性地由這些例子解釋。即，可以通過 各種形式來實施本發(fā)明，而不背離其技術(shù)思想或其主要特征。
雖然已參照示例性實施例說明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不限 于公開的示例性實施例。以下的權(quán)利要求的范圍應(yīng)被賦予最寬的解釋， 以包含所有這樣的修改以及等同的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1. 一種放射線成像裝置，包括具有其中以矩陣布置多個像素的像素區(qū)域的轉(zhuǎn)換單元，其中，像素包含將放射線轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件和輸出基于所述電荷的電信號的開關(guān)元件；被布置在所述像素區(qū)域外面的電容器元件；用于逐行從像素讀出所述電信號的讀出電路單元，其中，所述讀出電路單元并行地讀出來自所述電容器元件的信號和來自像素的所述電信號；和用于基于來自所述電容器元件的信號校正所述電信號的校正單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的放射線成像裝置，其中，所述讀出電路單元并行地讀出來自所述電容器元件的信號和來自 預(yù)定行的像素的電信號，并且還并行地讀出來自所述電容器元件的信 號和來自與所述預(yù)定行不同的另 一行的像素的電信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的放射線成像裝置，其中， 所述轉(zhuǎn)換單元還包含與沿列布置的多個開關(guān)元件和所述讀出電路單元連接的信號布線，并且，所述讀出電路單元包含對于多個信號布線中的每一個布置的第一 運算放大器、與所述電容器元件電連接的第二運算放大器、與所述第 一和第二運算放大器電連接的采樣和保持電路單元、以及用于將來自所述采樣和保持電路單元的并行信號轉(zhuǎn)換成串行信號的多路復(fù)用器，其中，所述校正單元被布置在至少所述采樣和保持電路單元之后 的級上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的放射線成像裝置，其中， 所述電容器元件具有兩個電極，使得所述兩個電極中的一個與所述第二運算放大器連接，所述兩個電極中的另一個與用于向所述第一運算放大器供給基準(zhǔn)電勢的基準(zhǔn)電源連接或與用于向像素供給偏壓的偏壓電源連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的放射線成像裝置，還包括 被布置在所述讀出電路單元之后的級上并將模擬串行信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器，其中，所述校正單元被布置在至少所述A/D轉(zhuǎn)換器之后的級上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的放射線成像裝置，其中， 多個讀出電路單元被設(shè)置，并且，所述多個讀出電路單元中的每一個被設(shè)置有所述電容器元件。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3的放射線成像裝置，還包括 用于向開關(guān)電路輸出具有用于啟用所述開關(guān)元件的啟用電壓的驅(qū)動信號的驅(qū)動電路，以及，所述轉(zhuǎn)換單元還具有與沿行布置的多個開關(guān)元件和所述驅(qū)動電路 連接的驅(qū)動布線。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的放射線成像裝置，其中， 所述轉(zhuǎn)換單元具有用于將放射線轉(zhuǎn)換成光的波長轉(zhuǎn)換器和用于將所述光轉(zhuǎn)換成電荷的光電轉(zhuǎn)換元件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的放射線成像裝置，其中， 所述開關(guān)元件是在絕緣基板上形成的薄膜晶體管。
10. —種放射線成像裝置的控制方法，所述放射線成像裝置包括 具有其中以矩陣布置多個像素的像素區(qū)域的轉(zhuǎn)換單元，其中，像的開關(guān)元件；被布置在所述像素區(qū)域外面的電容器元件；和 用于逐行從像素讀出所述電信號的讀出電路單元， 其中，所述方法包括以下步驟通過所述讀出電路單元并行地讀出來自所述電容器元件的信號和 來自像素的所述電信號；以及基于來自所述電容器元件的信號校正所述電信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種放射線成像裝置及其驅(qū)動方法。作為可容易地且有效地校正線噪聲的放射線成像裝置及其驅(qū)動方法和程序，提供一種放射線成像裝置，該放射線成像裝置具有具有其中以矩陣布置多個像素的像素區(qū)域的轉(zhuǎn)換單元，所述多個像素中的每一個具有將放射線轉(zhuǎn)換成電荷的轉(zhuǎn)換元件(202)和用于輸出基于所述電荷的電信號的開關(guān)元件(201)；被布置在像素區(qū)域外面的電容器元件(301)；用于逐行從像素讀出電信號并且并行地讀出來自電容器元件的信號和來自像素的電信號的讀出電路單元(108)；和用于基于來自電容器元件的信號校正電信號的校正單元。
文檔編號H04N5/374GK101453576SQ20081017974
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者八木朋之, 橫山啟吾, 竹中克郎, 遠(yuǎn)藤忠夫, 龜島登志男 申請人:佳能株式會社