射线照相成像系统的制作方法_4

文档序号:8289817阅读:来源:国知局
第一示范性实施例的辐射检测器42,扫描线G的数量可大大减少。另外,在图6中所说明的辐射检测器142的配置中,相比未执行合并时所需要的4条扫描线G1,扫描像素(包含伴随着合并而执行扫描)所需要的扫描线的总数量在之前是4条线的两倍,即8条线。然而,在本示范性实施例中,仅需要4条线的1.5倍,即6条线。
[0125]第三示范性实施例
[0126]接下来是与根据本发明的第三示范性实施例的射线照相成像系统100有关的解释。应注意,根据第三示范性实施例的射线照相成像系统100与根据图1中所说明的第一示范性实施例的射线照相成像系统100类似,所以将省略说明及进一步解释。
[0127]图8说明根据第三示范性实施例的成像装置41的辐射检测器342的电配置。图8中所说明的辐射检测器342的辐射检测元件310、与根据图2中所说明的第一示范性实施例的辐射检测器42类似,配置有多个像素20,像素20具有邻近排列为二维蜂巢形图案的六角形像素区域,以使得排列为蜂巢形图案的像素20配置成矩形的像素区域。
[0128]辐射检测器342包含:平行于行方向(图8中的水平方向)排列的多条扫描线G6-0到G6-12、G7-0到G7-11,以及多条数据线Dl到D6,所述数据线与扫描线交叉,且所述数据线提供为围绕像素20的外围弯曲而沿着列方向(图8中的垂直方向)延伸。为了简单起见,下文中扫描线G6-0到G6-12称为第六扫描线G6,且扫描线G7-0到G7-11称为第七扫描线G7。
[0129]与根据第一示范性实施例的辐射检测器42中的类似,公用接地线30设置为:在多条数据线Dl到D6之间作为直线与扫描线G6与G7交叉,而不与数据线Dl到D6交叉。应注意,将公用接地线30设置为直线意谓着:直的状态维持于一范围内,所述范围可在允许辐射检测元件310的制造工艺中出现制造误差的同时而获得。
[0130]辐射检测元件310中的每个像素20配置为包含:传感器部分103,接收已辐照的辐射(X射线)并产生电荷;电荷存储电容器5,积聚已在传感器部分103中产生的电荷;以及两个TFT开关4a、4b,用于读取电荷存储电容器5中所积聚的电荷。因此,辐射检测器342为直接转换型辐射检测器342,其在光电转换层中使用例如非晶砸的辐射-电荷转换材料来吸收辐射,并将辐射转换为电荷。
[0131]接下来是与使用根据第三示范性实施例的辐射检测器342来使射线照相图像成像时的操作有关的解释。例如,在静态成像模式中,从扫描信号控制部335向第六扫描线G6-0到G6-12输出扫描信号,以便按照像素行按顺序接通每个像素20的TFT开关4a,且从扫描信号控制部335向第七扫描线G7-0到G7-11输出扫描信号,以接通每个像素20的TFT开关4b。因此,从每个像素中的传感器部分103读出电荷,且将对应于这些电荷的信号输出到数据线Dl到D6。由此从对应于每个像素20的电荷信号获得表示图像的图像数据,所述图像表示已辐照到辐射检测器342上的辐射。
[0132]当在视频成像模式中时,从扫描信号控制部335向第六扫描线G6-0到G6-12输出扫描信号,以接通每个像素20的TFT开关4a,且向第七扫描线G7-0到G7-11输出扫描信号,以接通每个像素20的TFT开关4b,如下文所述。
[0133]根据本示范性实施例的辐射检测器342的辐射检测元件310配置有:分别由3个预定像素配置而成的多个像素群。例如,如图8中所示,3个像素PO到P2形成像素群PG0,3个像素P3到P5形成像素群PGl,3个像素P6到P8形成像素群PG2,3个像素P9到Pll形成像素群PG3,3个像素P12到P14形成像素群PG4,3个像素P15到P17形成像素群PG5,3个像素P18到P20形成像素群PG6,以及3个像素P21到P23形成像素群PG7。
[0134]在第七扫描线中,扫描线G7-0连接到配置像素群PGO的像素PO到P2中的每个TFT开关4b的栅电极,以及像素群PGl的像素P3到P5中的每个TFT开关4b的栅电极。在第七扫描线中,扫描线G7-1连接到配置像素群PG2的像素P6到P8中的每个TFT开关4b的栅电极,以及像素群PG3的像素P9到Pll中的每个TFT开关4b的栅电极。扫描线G7-0和扫描线G7-1配置为从扫描信号控制部335延伸出的单条线的分支。
[0135]因此,当由扫描信号控制部335向扫描线G7-0、G7_l输出扫描信号(接通信号)时,接通像素群PGO到PG3中的所有像素20的TFT开关4b。因此,对配置相应像素群PGO到PG3的3个个别像素中的每个电荷存储电容器5中所积聚的电荷进行组合(合并),且向数据线Dl输出像素群PGO的所组合的电荷信号,向数据线D4输出像素群PGl的所组合的电荷信号,向数据线D3输出像素群PG2的所组合的电荷信号,且向数据线D6输出像素群PG3的所组合的电荷信号。
[0136]配置像素群PG4到PG7的每个像素中的每个TFT开关4b与扫描线G7_2、G7-3之间的连接的图案,与上文所述的像素群PGO到PG3与扫描线G7-0、G7-1之间的连接类似。因此,当由扫描信号控制部335向扫描线G7-2、G7-3输出扫描信号(接通信号)时,接通像素群PG4到PG7中的所有像素20的TFT开关4b。因此,向数据线Dl输出像素群PG4的所组合的电荷信号(所合并的信号),向数据线D4输出像素群PG5的所组合的电荷信号,向数据线D3输出像素群PG6的所组合的电荷信号,且向数据线D6输出像素群PG7的所组合的电荷信号。
[0137]上文内容同样适用于其他像素群。明确来说,例如,像素群PG8到PGll从扫描线G7-4、G7-5接收扫描信号,像素群PG12到PG15从扫描线G7_6、G7_7接收扫描信号,像素群PG16到PG19从扫描线G7-8、G7-9接收扫描信号,以及像素群PG20到PG23从扫描线G7-10、G7-11接收扫描信号。
[0138]因而,在辐射检测器342中,当像素群PGO到PG3、PG8到PG11、PG16到PG19称为偶数块(block)、且像素群PG4到PG7、PG12到PG15、PG20到PG23称为奇数块时,辐射检测器342中的3像素单元中所求和的电荷的电荷信号,针对偶数块和奇数块,而交替地流出到数据线Dl、D3、D4、D6中。在合并期间,电荷信号不在数据线D2、D5中流动,且处在浮动状态(floating state)。
[0139]如上文所述,将合并扫描线G7分为多个群,并在针对每个所述群移位的时序,将用于TFT开关4b的扫描信号发送到属于这些群的扫描线G7。因此,当在每个时序组合及读取多个像素群的电荷时,不通过相同数据线传输对应于从不同像素群读取的所组合的电荷量的电荷信号。
[0140]应注意,对于合并处理期间处在浮动状态下的数据线D2、D5而言,可进行配置,以使得例如通过将TFT开关4b的源极电极或漏极电极连接到:固定于特定电势(electricalpotential)的数据线D2、D5或连接到附近的线的数据线D2、D5,来避免浮动状态。
[0141]另外,虽然在图8中,扫描线G7-0到G7-l、G7-2到G7-3等配置为:分别从扫描信号控制部335延伸的单条线分出的2个分支。然而,不限于此。例如,扫描线G7-0到G7-1可独立从扫描信号控制部335延伸,且可同时受到驱动,且接着扫描线G7-2到G7-3可同时受到驱动。也可使用独立于扫描信号控制部335提供的第二扫描信号控制部进行配置,其中,从所述第二扫描信号控制部延伸出的I条线分支为2条。也可进行配置,以使得扫描线G7-0到G7-3独立从与扫描信号控制部335相互独立的第二扫描信号控制部延伸出,且扫描线G7-0、G7-1同时受到驱动,且接着扫描线G7-2、G7-3同时受到驱动。
[0142]在图8中所说明的实例中,为易于解释和说明,图示布局有25条扫描线G和6条数据线D的配置的实例。例如,当存在分别在行方向和列方向上设置的mXn个别像素20时(其中m和η是正整数),提供了 2m条扫描线和η条数据线。
[0143]图9说明上文所述的在视频成像模式中经历合并的像素和像素群的布局。针对邻近像素群中的每个像素改变底纹图案,以使得较易于将相应像素群彼此区分。在图9中所说明的实例中,如上文所述,辐射检测器342的辐射检测元件310指定:由邻近的3个像素形成的每一个像素群A、B、C、D、E、F、G。此处每个像素群由3个像素配置而成,所述3个像素为多个像素中的第一像素、以及在与第一像素行邻近的行中彼此邻近的2个其他像素,即,第二像素和第三像素。三个个别像素经设置以使得第一像素的两条邻边分别与第二像素和第三像素中的每个像素的一条边邻近。即,每个像素群可定义为3个像素的组合,由3个像素构成,所述3个像素经设置以使得每个像素的两条邻边分别与另外2个像素中的每个像素的一条边邻近。
[0144]在本示范性实施例的辐射检测器342中,当如上文所述,指示使用静态成像模式时,信号处理部325接通辐射检测器342的每个像素20中的TFT开关4a,从每个所述像素读取电荷,且向数据线D输出对应于所述电荷的信号。由于将具有六角形像素区域的像素用作为辐射检测器342的辐射检测元件310中的个别像素,因此,可在水平、垂直和对角线方向的每个方向上确保高分辨率。然而,在视频成像模式中,由于信号处理部325接通配置每个像素群的相应3个像素中的TFT开关4b,所述3个像素充当单个像素,且执行合并,以组合3个像素的电荷。
[0145]在图9中,由3个像素形成的像素群A、B、C、D、E、F、G中的每个像素群的重心的位置是以黑点来定位,且分别指示为a、b、c、d、e、f、g。在图9中所指示的实例中,当针对每个像素群执行3像素合并时,通过连接其他像素群的重心a-b-c-e-f-a,形成了中心具有像素群D的重心d的正六角形。也可看出,这些像素群的重心之间的距离,即在d到a、d到
b、d到c、d到e、d到f、d到g这6个方向上的距离,彼此全部相等。因而,通过使每个像素20的像素区域成为六角形,在合并之前,可在水平、垂直和对角线方向中的每个方向上确保均匀分辨率。另外,由于通过将像素群的重心连接在一起也形成正六角形,因此,在合并之后,也可在水平、垂直和对角线方向中的每个方向上确保均匀分辨率。
[0146]S卩,确定每个像素群中的每个像素的组合,以使得多个六角形区域排列为蜂巢形图案。通过使用例如像素群A、B、C、D、E、F、G的轮廓所环绕而成的每个区域的重心a、b、
c、d、e、f、g,每个六角形区域形成为包含:内部的I个重心d、以及由连接位于重心d外围的6个个别重心a、b、e、g、f、c的线段形成的六角形区域。因此,本示范性实施例可抑制合并之后,像素位置(像素群的重心位置)在水平、垂直和对角线方向中的每个方向上的不均匀,且可使得在相应方向中的每个方向上能够确保均匀分辨率(类似于在合并之前的图像中)。
[0147]在本示范性实施例中,与上文所述的第一示范性实施例中的类似,由于合并之前所排列的重心、以及合并之后所排列的重心,两者都处在重心所形成的六角形区域排列为蜂巢形图案的状态下,因此,在合并之后执行像素密度转换时,可使用类似于不进行合并的情况下、执行像素密度转换时所使用的算法来执行处理。因此,用于像素密度转换处理的算法可为合并前和合并后两种情况下通用的,而不用准备用于合并后进行像素密度转换处理的另一独立算法。
[0148]如上文所述,在第三示范性实施例中,针对每个像素行将扫描线G7设置在辐射检测器342的辐射检测元件310中,以便执行合并处理,而针对各自由3个像素配置而成预定的多个像素群、读取及组合相应3个像素的电荷,且向特定的合并处理扫描线G7输出信号,以同时接通多个像素群的每个像素中的TFT开关4b。接着,进行配置,以使得针对多个像素群的每个像素群中所组合的电荷的电荷扫描信号,在独立的数据线中流动。
[0149]由于上述配置,本示范性实施例可在合并处理期间,针对多个像素群同时读取及组合3个像素的电荷,相比于不进行合并而从个别像素20读出电荷信号时,能够以2倍速率执行成像。因此,本示范性实施例可通过增加所收集的电荷量来提高S/N,可实现在需要高帧率的视频成像模式中的应用、以及实现在通过辐照少量辐射而产生的低敏感性图像中的应用。
[0150]S卩,当执行视频成像时,将由3个像素配置而成的像素群作为单个像素来处理,从多个像素群同时读取电荷,且执行合并处理,以组合配置这些像素群的每个像素中所积聚的电荷。因此,尽管分辨率低于用于静态图像的分辨率,但是可达到用于从每个像素行连续读取电荷的静态成像模式帧率的2倍(1/2的帧持续时间)的帧率。
[0151]第四示范性实施例
[0152]接下来是与根据本发明的第四示范性实施例的射线照相成像系统100有关的解释。应注意,根据第四示范性实施例的射线照相成像系统100与根据上文所述的第一示范性实施例的射线照相成像系统100类似,所以将省略说明及进一步解释。
[0153]图10说明根据第四示范性实施例的射线照相成像系统100的成像装置中的辐射检测器442的电配置。图10中所说明的辐射检测器442的辐射检测元件410、与根据图2中所说明的第一示范性实施例的辐射检测器42类似,配置有多个像素20,像素20具有邻近排列为二维蜂巢形图案的六角形像素区域,从而配置成整体为矩形的区域。
[0154]辐射检测器442包含:第八扫描线G8-1到G8-5 (也称为第八扫描线G8),第八扫描线G8-1到G8-5连接到提供于每个像素20中的TFT开关4a的栅极电极,以用于对TFT开关4a进行接通/切断控制;第九扫描线G9-1、G9-2 (也称为第九扫描线G9),第九扫描线G9-l、G9-2连接到TFT开关4b的栅极电极,以用于对TFT开关4b进行接通/切断控制;多条数据线Dl到D3 (也称为数据线D),数据线Dl到D3读取传感器部分103中产生的且在电荷存储电容器5中积聚的电荷;以及公用接地线30。
[0155]应注意,多个像素20中的像素,例如像素P6、P12等,各自由于其与用于在成像模式中读取电荷的时序的关系,而只具有TFT开关4a,作为用于读取每个像素中的电荷存储电容器5中所积聚的电荷的晶体管。
[0156]在图10中,为易于解释和说明,图示布局有第八扫描线G8的5条线、第九扫描线G9的2条线、数据线D的4条线以及公用接地线30的4条线的配置的实例。一般来说,例如,当存在分别在行方向和列方向上设置的mXn个别像素20时(其中m和η是正整数),提供了第八扫描线G8的m条线和η条数据线。辐射检测器442的辐射检测元件410使用直接将辐射转换为电荷的、例如非晶砸的辐射-电荷转换材料。应注意,公用线(图式中未图示)连接到每个像素20的传感器部分103,其中,通过公用线而施加来自电源(图式中未图示)的偏压电压。
[0157]在辐射检测器442中,扫描线G8、G9设置为与数据线D和公用接地线30交叉。数据线D沿着具有六角形像素区域的像素20的外围边缘,布局为Z形图案(以便蜿蜒而行),以便绕过这些像素20。即,数据线D在列方向上延伸,同时沿着每个像素20的外围边缘(6条边)的3条邻边伸展。公用接地线30也设置为Z形图案(以便蜿蜒而行),以便与每个像素20的TFT开关4a、4b保持距离。
[0158]TFT开关4a的栅电极连接到第八扫描线G8,且TFT开关4b的栅电极连接到第九扫描线G9。TFT开关4a、4b的漏电极或源电极中的一个或另外一个连接到电荷存储电容器5的一个电极,且漏电极或源电极中的另外一个连接到数据线D。
[0159]福射检测器442的控制部150 (control sect1n)向扫描信号控制部435a、435b输出:表示信号检测时序的控制信号、和表示扫描信号输出时序的控制信号。在从控制部150接收到所述控制信号时,扫描信号控制部435a向第八扫描线G8-1到G8-5输出扫描信号,以接通/切断TFT开关4a。扫描信号控制部435b也向第九扫描线G9_1、G9_2输出扫描信号,以接通/切断TFT开关4b。
[0160]当使射线照相图像成像时,在使用外部辐射(X射线)辐照期间,向第八扫描线G8输出切断信号,且每个TFT开关4a切断,并向第九扫描线G9输出切断信号,且每个TFT开关4b切断。因此,半导体层中产生的电荷积聚在每个电荷存储电容器5中。
[0161]当读取图像时,例如读取静态图像时,一次一条线按顺序向第八扫描线G8输出接通信号,从而接通每个像素20中的TFT开关4a。另一方面,例如当读取视频图像时,一次一条线按顺序向第九扫描线G9输出接通信号,从而接通像素群中的多个像素的TFT开关4b,如下文所述,且向特定第八扫描线G8输出接通信号,以接通像素20中的TFT开关4a。由此将每个电荷存储电容器5中所积聚的电荷作为电信号而读取,且通过将所读取的电信号转换为数字数据而获得射线照相图像。
[0162]如图10中所说明,辐射检测器442配备有可变增益前置放大器(也称为电荷放大器或积分放大器)CAl到CA3,可变增益前置放大器CAl到CA3各对应于数据线Dl到D3中的一条数据线。抽样保持(sample-and-hold ;SH)电路97A到97D也位在每个电荷放大器CAl到CA3的输出侧处、而设置于辐射检测器442中。辐射检测器442配置有多条数据线,设置在数据线Dl到D3的重复单元中,且多个电荷放大器设置在与其对应的电荷放大器CAl到CA3的重复单元中。电荷放大器CAl到CA3各自配置为包含:具有接地的正输入侧的运算放大器92a、跨越运算放大器92a的负输入侧和输出侧而并联连接的电容器92b以及复位开关92c。复位开关92c由控制部150切换。辐射检测器442也配备有复用器98、和模拟/数字(A/D)转换器99。
[0163]应注意,抽样保持电路97A到97D的抽样时序、和提供给复用器98的开关98a到98d的选择输出,也由控制部150切换。在图10中,复用器98配置为将4个像素捆绑为I个。然而,不限于此。例如,复用器98可经配置,以将上文所述的数据线Dl到D3的重复单元、与捆绑为I个的3个像素进行匹配。
[0164]接下来是与根据本示范性实施例的辐射检测器442的操作有关的解释。在使用辐射检测器442的图像检测期间,从扫描信号控制部435a、435b将切断信号(例如,O伏)输出到第八扫描线G8-1到G8-5和第九扫描线G9-1、G9-2,从而向TFT开关4a、4b的栅电极施加负偏压。每个TFT开关4a、4b由此维持为切断状态。
[0165]在图像读取期间,如上文所述,根据来自图像处理装置50的指令,辐射检测器442在静态成像模式或视频成像模式中执行成像。当指令用于静态成像模式时,控制部150控制扫描信号控制部435b,以使得扫描信号从第九扫描线G9-1、G9-2输出,以切断每个像素20中的TFT开关4b。控制部150也控制扫描信号控制部435a,以从第八扫描线G8-1到G8-5按顺序施加例如+10伏到20伏的电压的接通信号到每个TFT开关4a的栅极,以便接通每个像素20中的TFT开关4a。由此针对每个像素行,将每个像素20中的TFT开关4a按顺序切换到接通状态,由TFT开关4a从传感器部分103读出电荷,且将对应于这
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