专利名称：放射线检测元件及放射线图像成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及放射线检测元件和放射线图像成像装置。本发明尤其涉及具有以矩阵形式排列的多个像素的放射线检测元件，其中，由于放射线的照射生成的电荷被积蓄并且检测所积蓄的电荷的量作为图像信息，并且涉及将该放射线检测元件用于对放射线图像进行成像的放射线图像成像装置。
背景技术：
近年来，使用了诸如平板检测器(FPD :fIat panel detector)的放射线检测元件的放射线图像成像装置已经投入实际使用，该平板检测器包括置于薄膜晶体管(TFT)有源矩阵基板上的放射线敏感层并且能够将诸如X射线的放射线直接转换成数字数据。FPD的优点在于，与传统的成像板相比，可以即时检查图像，并且还可以检查运动的图像，并且FPD 正在迅速普及。针对这种放射线检测元件提出了各种类型。存在例如直接转换型放射线图像成像装置，其在半导体层中将放射线直接转换成电荷并且积蓄这些电荷。还存在间接转换型放射线图像成像装置，其首先利用闪烁体(例如，CsI:Tl, GOS(Gd2O2SiTb)等)将放射线转换成光然后在半导体中将所转换的光转换成电荷并积蓄这些电荷成像。在放射线检测元件中，即使在像素没有被放射线照射时，也由暗电流等生成电荷， 并且这些电荷积蓄在这些像素中。因此，在使用放射线检测元件的放射线图像成像装置中， 在待机期间，反复执行提取和移除在像素中已经积蓄的电荷的复位操作。此外，在使用放射线检测元件的放射线图像成像装置中，在成像时，停止复位操作，并且在这些像素被放射线照射的照射时段期间积蓄电荷。此外，在照射时段结束之后，使用放射线检测元件的放射线图像成像装置执行放射线检测元件的像素中已经积蓄的电荷的读出。作为使放射线照射的时刻与放射线检测元件开始电荷积蓄的时刻同步的技术，日本特开(JP-A)No. 2002-181942和JP-ANo. 2007-151761公开了在放射线检测元件的成像区域外部单独设置的能够检测放射线的传感器。在这些技术中，当传感器检测到放射线时放射线检测元件开始积蓄电荷。这里，在放射线图像成像时，将放射线照射的区域设置为尽可能地窄，以便防止使被检测者和放射线技术人员不必要地暴露于放射线。即，放射线照射的区域设置成使得仅要成像的部分被放射线照射。因此，在日本特开JP-ANo. 2002-181942和JP-ANo. 2007-151761中描述的技术中， 由于放射线照射的区域设置得窄，因此存在传感器不能检测到放射线照射的情况。
发明内容
本发明提供了一种放射线检测元件和放射线图像成像装置，其即使在放射线的照射区域设置得窄时也可以可靠地检测放射线。本发明的第一方面是一种放射线检测元件，该放射线检测元件包括多个像素，其以矩阵形式设置在检测放射线的检测区域中，各像素包括传感器部和开关元件，所述传感器部基于放射线的照射或者基于由放射线转换的光的照射生成电荷，所述开关元件用于读出所生成的电荷；多条第一扫描线，其连接到所述多个像素当中的用作放射线图像成像像素的像素中所包括的开关元件，用于开关所述开关元件的控制信号流过所述多条第一扫描线；多条第二扫描线，其连接到所述多个像素当中用作放射线检测像素的像素中所包括的开关元件，用于开关所述开关元件的控制信号流过所述多条第二扫描线；以及多条信号线， 其连接到所述开关元件，根据所述开关元件的开关状态，对应于所述像素中生成的所述电荷的电信号流过所述多条信号线。在本发明的放射线检测元件中，在检测放射线的检测区域中以矩阵形式设置多个像素(各像素包括由于放射线的照射或者基于由放射线转换的光的照射生成电荷的传感器部，以及用于读出所生成的电荷的开关元件)。此外，在本发明中，第一扫描线连接到所述多个像素当中用作放射线图像成像像素的像素中所包括的开关元件，开关所述开关元件的控制信号流过所述第一扫描线，第二扫描线连接到所述多个像素当中用作放射线检测像素的像素中所包括的开关元件，开关这些开关元件的控制信号流过所述第二扫描线。信号线连接到所述多个像素中所包括的开关元件，并且根据所述开关元件的开关状态，对应于所述像素中生成的电荷的电信号流过所述信号线。因此，根据本发明，在检测放射线的检测区域中以矩阵形式设置包括放射线图像成像像素和放射线检测像素的多个像素，因此即使在放射线的照射区域设置得窄时也可以由放射线检测像素可靠地检测放射线。本发明的第二方面，在第一方面中，在所述多条信号线当中的一些信号线上，所述放射线检测像素可以以彼此之间分开等于或大于一个像素的间隔设置多个。本发明的第三方面，在上述方面中，用于放射线检测的所述像素可以集中设置在所述检测区域中的特定区域中。本发明的第四方面，在上述方面中，所述多条第二扫描线可以仅设置在所述矩阵阵列中的设置有所述放射线检测像素的像素行处。本发明的第五方面，在上述方面中，所述第二扫描线的一端可以并联连接。本发明的第六方面是一种放射线图像成像装置，该放射线图像成像装置包括本发明的第一方面的放射线检测元件；第一控制信号输出部，其在对放射线图像进行成像时向所述多条第二扫描线反复输出用于执行电荷的读出的控制信号；以及检测部，其基于流过所述多条信号线的电信号检测放射线的照射开始、放射线的照射结束和放射线的照射量三者中的至少之一。从而，本发明的第六方面以与本发明的第一方面相同的方式配置，因此即使在放射线的照射区域设置得窄时也可以由放射线检测像素可靠地检测放射线。本发明的第七方面，在第六方面中，所述检测部可以检测放射线的照射开始，并且所述放射线图像成像装置还可以包括第二控制信号输出部，其向所述多条第一扫描线输出用于执行电荷读出的控制信号；生成部，其基于流过所述多条信号线的电信号，生成表示放射线图像的图像信息；以及控制部，其在待机期间控制所述第二控制信号输出部，以反复执行复位操作，对于所述多条第一扫描线输出用于读出电荷的控制信号，以从所述放射线检测元件中用于放射线图像成像的像素提取电荷，并且在对放射线图像进行成像时，当所述检测部检测到所述放射线的照射开始时，所述控制部控制所述第二控制信号输出部，以对于所述多条第一扫描线输出禁止提取电荷的控制信号，并且在所述放射线的照射结束之后，向所述多条第一扫描线输出用于执行提取电荷的控制信号。本发明的第八方面，在第七方面中，在对放射线图像进行成像时，所述控制部控制所述第二控制信号输出部，以反复执行所述复位操作，直到所述检测部检测到放射线的照射开始为止。本发明的第九方面，在上述方面中，在所述第一控制信号输出部向所述多条第二扫描线正输出执行提取电荷的控制信号的同时，所述控制部可以控制所述第二控制信号输出部，以对于所述多条第一扫描线输出禁止提取电荷的控制信号。本发明的第十方面，在上述方面中，所述第二控制信号输出部可以在所述复位操作期间依次向所述多条扫描线或者一次性向全部所述多条扫描线输出用于读出电荷的控制信号。本发明的第十一方面，在上述方面中，所述生成部可以插入所述放射线检测像素的图像信息，以生成表示放射线图像的图像信息。根据本发明的上述方面，即使在放射线的照射区域设置得窄时，本发明也可以可靠地检测放射线。
基于以下附图来详细描述本发明的示例性实施方式，其中图1是示出了根据示例性实施方式的放射线图像成像装置的整体结构的图；图2是示出了根据本示例性实施方式的放射线检测元件的结构的平面图；图3是根据本示例性实施方式的放射线检测元件的沿图2的线A-A所取的截面图；图4是根据本示例性实施方式的放射线检测元件的沿图2的线B-B所取的截面图；图5是示出了根据本示例性实施方式的放射线检测元件的放射线图像成像像素和放射线检测像素的结构的结构图；图6是示意性示出了根据本示例性实施方式的放射线图像成像装置在对放射线图像进行成像时的操作流程的示意图；图7是详细示出了根据本示例性实施方式的放射线图像成像装置在待机状态下的操作流程的时序图；图8是详细示出了根据本示例性实施方式的放射线图像成像装置在拍摄放射线图像时的操作流程的时间图；图9是示出了根据替代的示例性实施方式的放射线检测元件的结构的结构图；图10是示出了根据该替代的示例性实施方式的放射线检测元件的放射线图像成像像素和放射线检测像素的布局的结构图；以及图11是示出了根据替代的示例性实施方式的放射线检测元件的放射线图像成像像素和放射线检测像素的布局的结构图。
具体实施例方式下面将参照附图来描述本发明的示例性实施方式。在本示例性实施方式中，将描述将本发明应用于首选将诸如X射线的放射线转换成光然后将该光转换成电荷的间接转换型放射线检测元件10的情况。图1示出了利用根据本示例性实施方式的放射线检测元件10的放射线图像成像装置100的整体结构。如图1所示，根据本示例性实施方式的放射线图像成像装置100配置有间接转换型放射线检测元件10。省略了将放射线转换成光的闪烁体。在放射线检测元件10中设置有多个像素20。各像素20配置成包括传感器部103 和TFT开关4。传感器部103接收光，生成电荷，并积蓄所生成的电荷。TFT开关4用于读出传感器部103中已积蓄的电荷。在本示例性实施方式中，传感器部103由于照射了光而生成电荷，该光是通过闪烁体由放射线所转换成的。TFT开关4对应于本发明的开关元件。沿着一个方向(图1中的水平方向；此后称为“行方向”)和沿着相对于该行方向的交叉方向(图1中的垂直方向；此后称为“列方向”)以矩阵的形式设置多个像素20。在图1和图5中，以简化方式绘出了像素20的阵列；然而，例如，可以沿所述一个方向和沿所述交叉方向设置IOMX IOM个像素20。在本示例性实施方式中，在所述多个像素20当中，使用了用于放射线图像成像的像素20A(放射线图像成像像素)和用于放射线检测的像素20B(放射线检测像素)。在图 1和图5中，放射线检测像素20B用虚线圈起来。放射线图像成像像素20A用于检测放射线并且用于生成由放射线表示的图像。放射线检测像素20B用于检测放射线照射的开始。此外，在放射线检测元件10中，在基板1上彼此交叉地设置用于使TFT开关4接通和断开的多条第一扫描线101以及用于读出传感器部103中已积蓄的电荷的多条信号线 3(见图幻。在本示例性实施方式中，这些信号线3设置成使得针对沿所述一个方向的各像素行存在一条信号线，而这些第一扫描线101设置成使得针对沿所述交叉方向的各像素行存在一条第一扫描线。例如，在沿所述一个方向和所述交叉方向设置有10MX10M个像素 20的情况下，这些信号线3和这些第一扫描线101设置成各有IOM条。此外，在放射线检测元件10中，第二扫描线108设置成与设置有放射线检测像素 20B的所述交叉方向的各第一扫描线101平行。在多个像素20当中，在放射线图像成像像素20A中，TFT开关4的栅极连接到第一扫描线101。此外，在放射线检测像素20B中，TFT开关4的栅极连接到第二扫描线108。 此外，在放射线图像成像像素20A和放射线检测像素20B中，TFT开关4的源极连接到信号线3。此外，在放射线检测元件10中，公共电极线25与各信号线3平行设置。公共电极线25的一端和另一端并联连接，并且公共电极线25的所述一端连接到供应预定偏压的电源110。像素20的传感器部103连接到公共电极线25，并且通过公共电极线25向传感器部103施加偏压。用于切换放射线图像成像像素20A的TFT开关4的控制信号流经第一扫描线101， 而用于切换放射线检测像素20B的TFT开关4的控制信号流经第二扫描线108。在像素20当中，在放射线图像成像像素20A中，TFT开关4根据流经第一扫描线101的控制信号而开关。此外，在放射线检测像素20B中，TFT开关4根据流经第二扫描线108的控制信号而开关。根据像素20的TFT开关4的开关状态，与像素20中积蓄的电荷相对应的电信号流经信号线3。更具体地说，由于连接到信号线3的像素20的TFT开关4中的任何TFT开关被接通，与积蓄的电荷量相对应的电信号流经这些信号线3。检测信号线3中流出的电信号的信号检测电路105连接到信号线3。此外，扫描信号控制电路104连接到第一扫描线101，该扫描信号控制电路104向第一扫描线101输出用于接通和断开TFT开关4的控制信号。此外，第二扫描线108的一端并联连接，并且所述一端连接到控制信号输出电路120，该控制信号输出电路120向各第二扫描线108输出用于接通和断开TFT开关4的控制信号。在图1和图5中，信号检测电路105和扫描信号控制电路104以简化方式绘出成各有一个。然而，例如，信号检测电路105和扫描信号控制电路104各自可以设置多个，并且预定数量(例如，256)的信号线3或第一扫描线101连接到各信号检测电路105或扫描信号控制电路104。例如，在信号线3和第一扫描线101设置成各有IOM条的情况下，设置4个扫描信号控制电路104，并且第一扫描线101连接到扫描信号控制电路104，使得各有256条第一扫描线101连接到这四个扫描信号控制电路104中的每一个。此外，还设置4 个信号检测电路105，并且信号线3连接到信号检测电路105，使得各有256条信号线3连接到这4个信号检测电路105中的每一个。信号检测电路105针对各信号线3内置了放大器电路，该放大器电路对输入的电信号进行放大。信号检测电路105利用放大器电路放大从信号线3输入的电信号，并将放大后的电信号转换成数字数据。控制部106连接到信号检测电路105和扫描信号控制电路104。控制部106针对在信号检测电路105中由电信号转换成的数字数据执行预定处理(例如，噪声去除)，输出指示针对信号检测电路105的信号检测定时的控制信号，并输出指示针对扫描信号控制电路104的读出定时的控制信号。本示例性实施方式的控制部106由微计算机构成，并且配置有中央处理器(CPU)、 R0M、RAM和诸如闪存的非易失性存储部。控制部106针对实施了上述预定处理的图像信息执行插入放射线检测像素20B的图像信息的处理(插值处理)，由此生成由这些像素所照射的放射线表示的图像。即，控制部106基于实施了上述预定处理的图像信息，插入放射线检测像素20B的图像信息，由此生成由这些像素所照射的放射线表示的图像。此外，控制信号输出电路120连接到控制部106，通过来自控制部106的控制工作， 并向第二扫描线108输出用于接通和断开TFT开关4的控制信号。图2是示出了包括根据本示例性实施方式的间接转换型放射线检测元件10的三个放射线图像成像像素20A和一个放射线检测像素20B的四个像素的结构的平面图。图3 是一个放射线图像成像像素20A的、沿图2的线A-A所取的截面图。图4是放射线检测像素20B的、沿图2的线B-B所取的截面图。如图3和图4中所示，在放射线检测元件10的像素20中，第一扫描线101 (见图 2)、第二扫描线108(见图幻和栅极2形成在包括无碱玻璃等的绝缘基板1上。在像素20A中，栅极2连接到第一扫描线101，而在像素20B中，栅极2连接到第二扫描线108 (见图2)。 形成了第一扫描线101、第二扫描线108和栅极2的布线层(下面称为“第一信号线层”)由 Al和/或Cu形成、或者由主要由Al和/或Cu组成的叠层膜形成。然而，第一信号布线层的材料不限于此。在第一信号线层上，绝缘膜15形成在一个表面上，而栅极2顶上的部分用作TFT 开关4的栅极绝缘膜。例如，绝缘膜15通过例如化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)成膜法由SiNx等形成。岛形的半导体有源层8形成于各栅极2上的绝缘膜15之上。半导体有源层8是 TFT开关4的沟道部分，并且例如由非晶硅膜形成。在前述层之上形成源极9和漏极13。在形成了源极9和漏极13的布线层中，形成信号线3。源极9连接到信号线3 (见图2)。形成了源极9、漏极13和信号线3的布线层(下面称为“第二信号线层”)由Al和/或Cu形成、或者由主要由Al和/或Cu组成的叠层膜形成。然而，第二信号布线层的材料不限于此。在半导体有源层8与源极9和漏极 13 二者之间形成接触层(图中未示出)。接触层是例如掺杂非晶硅等的掺杂半导体层。各 TFT开关4由栅极2、半导体有源层8、源极9和漏极13构成。在TFT开关4中，由于由下电极11收集并积蓄电荷的极性，源极9和漏极13可以是相反的。在第二信号线层之上，为了保护TFT开关4和信号线3，大致在基板1上设置有像素20的区域的整个表面(大致在整个区域)上形成TFT保护膜层30。例如，TFT保护膜层 30通过例如CVD成膜法由SiNx等形成。涂敷的层间绝缘膜12形成在TFT保护膜层30上。通过具有低介电常数(相对介电常数、=2到4)的感光有机材料(例如，正感光丙烯酸树脂一种萘醌二叠氮基正光敏剂与基础聚合物混合在一起的材料，该基出聚合物包括甲基丙烯酸和缩水甘油基甲基丙烯酸酯二者的共聚物)以1到4μπι的膜厚度形成层间绝缘膜12。在根据本示例性实施方式的放射线检测元件10中，层间绝缘膜12上下方设置的金属之间的电容通过该层间绝缘膜12保持较低。此外，层间绝缘膜12还具有平坦化膜的功能并使下面的这些层的台阶平坦化。在根据本示例性实施方式的放射线检测元件10中， 在层间绝缘膜12和TFT保护膜层30 二者的与漏极13相对的位置处形成接触孔17。传感器部103的下电极11形成在层间绝缘膜12上，以便覆盖像素区域，同时填充在接触孔17中。下电极11连接到TFT开关4的漏极13。当下面描述的半导体层21大约 Iym厚时，对下电极18的材料基本没有限制，只要它是导电材料即可。因此，利用诸如铝基材料、ITO等的导电金属形成下电极11。然而，在半导体层21的膜厚度较薄(大约0.2 μ m到0.5 μ m)的情况下，半导体层 21可能无法充分吸收光，并且需要采取手段以防止由于光照射到TFT开关4上导致的漏电流的增加。因此，在这种情况下，下电极11优选为具有阻光能力的金属作为主要成份的叠
层膜或合金。半导体层21形成在下电极11上并用作光电二极管。在本示例性实施方式中，使用PIN结构的光电二极管，其中，η+层、i层和ρ+层(η+非晶硅、非晶硅和P+非晶硅)彼此层叠作为半导体层21。因此，在本示例性实施方式的半导体层21中，形成从底层以下述顺序层叠的η+层21Α、i层21Β和ρ+层21C。i层21B由于光的照射生成电荷(自由电子和自由空穴对)。η+层2IA和ρ+层2IC用作接触层，将下电极11和上电极22分别与i层 2IB电连接。i层2IB对应于本发明的光电转换层。在本示例性实施方式中，下电极11形成有比半导体层21更大的表面积。此外， TFT开关4的光照射侧由半导体层21覆盖。因此，在本示例性实施方式中，使得像素区域内能够接收光的表面积的比例(称为填充因数(fill factor))较大，并且能够抑制光入射到 TFT开关4上。单个上电极22形成在各半导体层21上。例如，利用诸如ΙΤ0、铟锌氧化物(IZO) 等的具有高透光率的材料形成上电极22。在根据本示例性实施方式的放射线检测元件10 中，各传感器部103配置成包括上电极22、半导体层21和下电极11。为了覆盖各半导体层21A，所涂敷的层间绝缘膜23形成在层间绝缘膜12、半导体层21和上电极22上，以便在对应于上电极22的部位具有开口 27A。在层间绝缘膜23上，公共电极线25由Al和/或Cu形成、或者由主要由Al和/ 或Cu组成的叠层膜形成。接触焊盘27在开口 27A附近形成，并且公共电极线25通过层间绝缘膜23中的开口 27A电连接到上电极22。在如上所述配置的放射线检测元件10中，按照需要，可以由具有低吸光特性的绝缘材料形成保护层，并且，利用在该保护层的表面上形成的、具有低吸光特性的粘合剂树脂附着例如由GOS等构成的闪烁体。这里，如图5所示，优选地使放射线检测像素20B形成在放射线检测元件10中，使得针对特定信号线3 (这里，D2和D5信号线幻设置多个放射线检测像素20B。此外，优选地使像素20B形成为以等于或大于一个像素的间隔彼此分开，使得像素20B不连续设置。因此，与连续地设置放射线检测像素20B的情况相比，通过控制部106中的插值处理生成的图像的图像质量变高。在图5中，以简化方式绘出了放射线检测元件10，但是在设置了 IOM条信号线3 的情况下，例如，每1 条线中选择8条信号线3，并且在所选择的8条信号线3中每64个像素形成16个像素20B。由此，像素20B的设置位置变得均勻。在这种情况下，像素20B的数量变成128，并且在IOMX IOM个像素20的情况下，像素20B占全部像素20的0. 01%。 放射线检测像素20B相对于全部像素20的比率不限于此。各种比率都可以想到，并且还可以基于控制部106中的插值处理的精度等来确定该比率。例如，在通过插值处理生成的图像的图像质量高的情况下，放射线检测像素20B相对于全部像素20的比率例如可以为约 1 %，或者该百分比可以升至更高。接着，利用图6来描述具有上述结构的放射线图像成像装置100在对放射线图像进行成像时的操作。在放射线检测元件10中，即使在放射线检测元件10没有被放射线照射时，由于暗电流等也会生成电荷，并且这些电荷积蓄在像素20中。因此，在待机状态期间，放射线图像成像装置100反复执行复位操作，在该复位操作中提取并去除放射线检测元件10的像素20 中积蓄的电荷。由复位操作读出的电荷得到的信息用于校正由暗电流等在放射线图像中产生的噪声(偏移)。放射线图像成像装置100配置成通过检测放射线照射的开始并且开始积蓄放射线检测元件10的像素20中的电荷，来对放射线图像进行成像。当执行放射线图像成像时，通知放射线图像成像装置100向成像模式移动。当放射线图像成像装置100被通知向成像模式移动时，它移动到执行放射线检测的放射线检测等待状态。当放射线图像成像装置100检测到放射线时，它移动到在放射线检测元件10中积蓄电荷的电荷积蓄状态。在检测到放射线之后的预定时段之后，放射线图像成像装置100移动到读出已积蓄电荷的电荷读出状态。在读出电荷结束之后，放射线图像成像装置100移动到待机状态。图7和图8是示出了根据本示例性实施方式的放射线图像成像装置100拍摄放射线图像时的操作流程的时序图。在待机状态的情况下，控制部106控制扫描信号控制电路104，使得如图7所示，控制部106使接通(ON)信号(电势VgH的信号)从扫描信号控制电路104每次一条扫描线依次向第一扫描线101输出，每次一行地依次接通连接到第一扫描线101的TFT开关4，并执行电荷的读出。由此，像素20中已积蓄的电荷每次一行地依次流出到信号线3作为电信号。在动作状态为待机状态的同时经过了预定时段之后，控制部106重复进行复位操作，在复位操作中控制部106使得接通信号每次一条线地依次输出到第一扫描线101，提取放射线检测元件10的各像素20中积蓄的电荷，并复位一帧的值。控制部106在被通知向成像模式移动时移动到放射线检测等待状态。当放射线检测等待时段变长时，由于暗电流等在像素20中积蓄电荷。因此，如图8所示，在放射线检测等待状态的情况下，控制部106执行复位操作，在复位操作中，控制部106控制扫描信号控制电路104，以使得接通信号从扫描信号控制电路 104每次一条线地依次输出到第一扫描线101。然后，控制部106每次一行地依次接通连接到第一扫描线101的TFT开关4，并提取放射线检测元件10的各像素20中积蓄的电荷。此外，控制部106对控制信号输出电路120进行控制，使得接通信号以预定周期IH 从控制信号输出电路120输出到第二扫描线108。然后，控制部106控制信号检测电路105， 以预定周期IH重复采样，并将在像素20B所连接的信号线3 (在图5的情况下，为D2和D5 中的至少一个；例如，D2)中流动的电信号转换成数字数据，以执行放射线检测。注意，使得预定周期IH与在通过从扫描信号控制电路104每次一条线地依次向第一扫描线101输出接通信号来执行图像读出或者复位操作时相对于一条线的周期相同。此外，控制部106将像素20B连接的信号线3的数字数据的值(该值是通过信号检测电路105由电信号转换而成的)与用于放射线检测的预定阈值进行比较，并通过确定数字数据的值是否等于或大于阈值，来执行放射线是否照射到这些像素的检测。放射线图像成像装置100与生成放射线的放射线生成装置之间设置有间隔，并且放射线图像成像装置100被透过被检查者的放射线照射。当用放射线照射放射线图像成像装置100时，闪烁体吸收放射线，并且放射线被转换成可见光。可以从放射线检测元件10的前侧或背侧用放射线照射放射线图像成像装置100。用通过闪烁体由放射线转换成的可见光照射像素20的传感器部103。在传感器部103中，当光照射传感器部103时，在内部生成电荷。生成的电荷通过下电极11收集。由此，下电极11中收集的电荷积蓄在像素20中。在放射线检测像素20B中，TFT开关4根据以预定周期IH流经第二扫描线108的接通信号进行开关，并且积蓄的电荷流出到信号线3。
在本示例性实施方式中，如图5中所示，针对特定信号线3 (这里，为D2和D5信号线3)选择性设置放射线检测像素20B。针对每个特定信号线3，累计从像素20B流出的电信号。即，通过在特定信号线3上设置多个像素20B，由放射线得到的电信号的电平的变化变大，从而可以提高放射线的检出精度。控制部106将像素20B所连接的信号线3 (在图5的情况下，为D2和D5中的至少一条；例如，拟)的数字数据的值(该值是通过信号检测电路105由电信号转换而成的)与用于放射线检测的预定阈值进行比较。然后，控制部106通过数字数据的值是否等于或大于阈值，来执行像素是否被放射线照射的检测。当控制部106检测到放射线的照射时，控制部106使复位操作停止，并使得电荷积蓄在放射线检测元件10的像素20A中。在经过了预定积蓄时段之后，控制部106控制扫描信号控制电路104，以使得接通信号从扫描信号控制电路104每次一条线地依次输出到第一扫描线101。然后，扫描信号控制电路104经由第一扫描线101向TFT开关4的栅极2依次施加接通信号。由此，放射线检测元件10的像素20A的TFT开关4依次接通，并且与像素20A中积蓄的电荷相对应的电信号流出到信号线3。信号检测电路105将在信号线3中流动的电信号转换成数字数据。控制部106针对由电信号所转换成的数字数据执行预定处理，执行针对实施了该预定处理的图像信息将放射线检测像素20B的图像信息进行插值的处理，并生成照射像素的放射线所表示的图像。这样，根据本示例性实施方式，通过在放射线检测元件10的能够拍摄放射线图像的成像区域中设置放射线图像成像像素20A和放射线检测像素20B，即使在放射线照射的区域设置得窄时也可以可靠地检测到放射线。此外，根据本示例性实施方式，还可以由用于进行放射线图像成像的信号检测电路105来执行放射线的照射的检测，因此不必单独设置检测电路。此外，根据本示例性实施方式，通过使放射线检测像素20B的形状与放射线图像成像像素20A相同，并且分散设置像素20B，可以防止生成伪像以及在所成像的放射线图像的图像质量中的劣化。此外，根据本示例性实施方式的放射线图像成像装置100检测放射线照射的开始，并开始在像素20中积蓄电荷。因此，在检测到在利用放射线进行照射之前的时段内照射这些像素的放射线不再对放射线图像作出贡献。然而，由于在正常成像中放射线的照射时段等于或大于100ms，并且周期IH大约10 μ s，实际上可以无损耗地利用照射这些像素的放射线。此外，根据本示例性实施方式，通过在特定信号线3上集中设置多个(本发明中为 16个像素)放射线检测像素20Β，与仅设置一个像素20Β的情况能够获得的电荷相比，可以得到多倍(本示例性实施方式中为16倍)的电荷。由此，可以在放射线能量很小的阶段检测到放射线的照射，并且放射线图像成像装置100可以移动到积蓄动作。S卩，本示例性实施方式可以减小放射线损耗。具体地说，利用X射线，响应特性慢，并且存在高能量不会出现在照射的初始阶段的许多情况。为此，通过在特定信号线3上集中设置多个放射线检测像素20Β，可以改善检测X射线照射的开始的精确性。此外，根据本示例性实施方式，在放射线检测等待时段期间，由复位操作得到的电信号也流经信号线3。然而，因为在特定信号线3上设置了多个放射线检测像素20Β，本示例性实施方式可以根据电信号的电平容易地区分放射线照射和复位操作。此外，根据本示例性实施方式，在放射线检测等待时段期间，执行与待机状态下相同的复位操作。因此，在本示例性实施方式，可以获得用于偏差校正的最新数据。由于放射线检测元件10的像素20中生成的偏差可以根据放射线检测元件10的状态而随时间变化， 因此可以通过基于用于偏差校正的最新数据执行校正来减小放射线图像中的噪声。此外，根据本示例性实施方式，当检测到放射线的照射时停止复位操作。因此，本示例性实施方式可以使复位操作导致的放射线损耗保持仅一条线的量。在放射线照射开始的时间点的放射线小的情况下，本示例性实施方式可以原样地使用该图像，因为放射线损耗率小。作为停止复位操作的结果，在放射线图像中停止复位操作的线上在图像中出现台阶。然而，可以通过根据该台阶相邻的线的图像信息执行插值处理来校正该台阶。此外，在根据本示例性实施方式的放射线图像成像装置100中，通过与第一扫描线101平行地设置第二扫描线108，并将放射线检测像素20B的TFT开关4的栅极连接到第二扫描线108，在像素20B中，由于来自第二扫描线108的控制信号，所积蓄的电荷流出到信号线3作为电信号。因此，本示例性实施方式可以通过信号检测电路105的采样检测到放射线，即使在扫描信号控制电路104正向第一扫描线101输出断开(OFF)信号(电势Vgl 的信号)的断开时段。此外，本示例性实施方式可以通过信号检测电路105的采样检测到放射线，即使在正在向第一扫描线101依次输出接通(ON)信号的复位操作的时段。在上述示例性实施方式中，已经描述了这样的情况，如图1所示，第二扫描线108 与第一扫描线101平行地设置在设置有放射线检测像素20B的交叉方向的像素行上。然而， 本发明并不限于此。例如，如图9所示，本发明还可以配置成在交叉方向的所有像素行上与第一扫描线101平行地设置第二扫描线108，并且使得放射线检测像素20B的TFT开关4连接到第二扫描线108。可以使信号线3的布线图案与第一扫描线101和第二扫描线108相同。此外，在上述示例性实施方式中，已经描述了这样的情况，如图5(图1)所示，第二扫描线108的一端并联连接，并且接通TFT开关4的控制信号一次性从控制信号输出电路 120输出到所有第二扫描线108。然而，本发明并不限于此。例如，如图10所示，本发明还可以配置成，使得第二扫描线108分别连接到控制信号输出电路120，并且使得接通TFT开关4的控制信号从控制信号输出电路120分别输出到第二扫描线108。因此，以上述结构， 可以选择区域，并且可以执行放射线检测。此外，在上述示例性实施方式中，已经描述了这样的情况，放射线图像成像像素 20A和放射线检测像素20B作为像素20设置在放射线检测元件10中。然而，例如，还可以设置用于其它目的的像素。此外，在上述示例性实施方式中，已经描述了这样的情况，在放射线检测等待状态期间，信号检测电路105以预定周期IH重复进行采样，其中，信号检测电路105将在像素 20B所连接的信号线3中流动的电信号转换成数字数据，以执行放射线检测，并执行放射线照射开始的检测。然而，本发明并不限于此。例如，本发明还可以配置成，使得即使在检测到放射线照射之后，信号检测电路105以预定周期IH重复采样，其中信号检测电路105将在像素20B所连接的信号线3中流动的电信号转换成数字数据以执行放射线检测，将像素 20B所连接的信号线3的数字数据的值与用于放射线检测的预定阈值进行比较，并且通过该数字数据的值是否小于该阈值来执行放射线照射结束的检测。此外，本发明还可以配置成积蓄在各采样中检测到的数字数据，以检测像素所照射的放射线的积蓄总量。通过使得可以检测像素所照射的放射线的积蓄总量，像素20B可以用作检测像素所照射的放射线量 (AEC)的传感器。此外，在上述示例性实施方式中，已经描述了这样的情况，如图5所示，分散设置放射线检测像素20B。然而，本发明并不限于此。例如，如图11所示，可以在特定区域集中设置多个像素20B。对于该特定区域，在通过像素20B执行检测放射线的照射开始或照射结束的情况下，该特定区域优选为对象主要所在的区域周围的区域。另一方面，在通过像素 20B执行检测像素被照射的放射线量的情况下，该特定区域优选为对象主要所在的区域。在一般成像中，检测区域的中央部分变为对象主要所在的区域，而在乳房成像中，患者侧的检测区域的一个端部变为被对象主要所在的区域。由于控制部106执行插入像素20B的图像信息的插值处理，因此像素20B优选地彼此不相邻；例如，像素20B可以设置成它们相互斜对角地设置。在这种情况下，特定范围内设置的像素20B可以分成多个组，并且连接到各组的像素20B的第二扫描线108的一端可以并联连接并连接到控制信号输出电路120。因此， 即使在任何第二扫描线108中或者在像素20B中发生断线的情况下也可以给予冗余，并且可以实现生产合格率和可靠性的改善。此外，在上述示例性实施方式中，已经描述了这样的情况，如图8所示，使以下动作同步接通信号(电势VgH的信号)从扫描信号控制电路104输出到第一扫描线101 执行由信号检测电路105进行放射线检测的采样；以及使接通信号从控制信号输出电路120 输出到第二扫描线108。然而，本发明并不限于此。例如，本发明还可以配置成以下情况在预定周期IH期间在断开信号(电势Vgl的信号)正输出到所有的第一扫描线101的时段， 执行由信号检测电路105执行放射线检测的采样，同时使得接通信号从控制信号输出电路 120输出到第二扫描线108。此外，控制部106还可以配置成控制扫描信号控制电路104，以便在控制信号输出电路120正在向第二扫描线108输出执行提取电荷的控制信号的同时针对第一扫描线101输出禁止提取电荷的控制信号。因此，放射线图像成像像素20A和放射线检测像素20B的读出分开执行，并且放射线图像成像像素20A的数据不再与放射线检测像素20B的数字数据混合在一起，因此提高了放射线检测的精度。此外，在上述示例性实施方式中，已经描述了这样的情况，如图7和图8所示，在复位操作时执行提取电荷的控制信号依次从扫描信号控制电路104输出到第一扫描线101。 然而，本发明并不限于此。例如，执行提取电荷的控制信号还可以从扫描信号控制电路104 一次输出到全部第一扫描线101。此外，在上述示例性实施方式中，已经描述了本发明应用于间接转换型的放射线检测元件10的情况。然而，本发明还可以应用于直接将放射线转换成电荷并在半导体层中积蓄这些电荷的直接转换型的放射线检测元件。此外，在上述示例性实施方式中，已经描述了将本发明应用于通过检测X射线来检测图像的放射线图像成像装置100的情况。然而，本发明并不限于此。例如，用作检测对象的放射线可以是X射线、可见光、紫外线、红外线、伽玛(gamma)射线、粒子射线等中的任何射线。此外，上述示例性实施方式中已经描述的放射线图像成像装置100的结构和放射线检测元件10的结构是示例，并且，不用说，也是在不偏离本发明的要旨的范围内可以适
当变换。
权利要求
1.一种放射线检测元件，该放射线检测元件包括多个像素，其以矩阵形式设置在检测放射线的检测区域中，各像素包括传感器部和开关元件，所述传感器部基于放射线的照射或者基于由放射线转换的光的照射生成电荷，所述开关元件用于读出所生成的电荷；多条第一扫描线，其连接到所述多个像素当中的用作放射线图像成像像素的像素中所包括的开关元件，用于开关所述开关元件的控制信号流过所述多条第一扫描线；多条第二扫描线，其连接到所述多个像素当中的用作放射线检测像素的像素中所包括的开关元件，用于开关所述开关元件的控制信号流过所述多条第二扫描线；以及多条信号线，其连接到所述开关元件，根据所述开关元件的开关状态，对应于所述像素中生成的所述电荷的电信号流过所述多条信号线。
2.根据权利要求1所述的放射线检测元件，其中，在所述多条信号线当中的一些信号线上，所述放射线检测像素以彼此之间分开等于或大于一个像素的间隔设置多个。
3.根据权利要求1所述的放射线检测元件，其中，所述放射线检测像素集中设置在所述检测区域中的特定区域中。
4.根据权利要求1所述的放射线检测元件，其中，所述多条第二扫描线仅设置在所述矩阵中的设置有所述放射线检测像素的像素行。
5.根据权利要求1所述的放射线检测元件，其中，所述第二扫描线的一端并联连接。
6.一种放射线图像成像装置，该放射线图像成像装置包括 权利要求1的放射线检测元件，第一控制信号输出部，在对放射线图像进行成像时，其向所述多条第二扫描线反复输出用于执行电荷的读出的控制信号；以及检测部，其基于流过所述多条信号线的电信号检测放射线的照射开始、放射线的照射结束和放射线的照射量三者中的至少之一。
7.根据权利要求6所述的放射线图像成像装置，其中， 所述检测部检测放射线的照射开始，并且所述放射线图像成像装置还包括第二控制信号输出部，其向所述多条第一扫描线输出用于执行电荷的读出的控制信号；生成部，其基于流过所述多条信号线的电信号，生成表示放射线图像的图像信息；以及控制部，其在待机期间控制所述第二控制信号输出部，以反复执行复位操作，对于所述多条第一扫描线输出用于读出电荷的控制信号，以从所述放射线检测元件的所述放射线图像成像像素提取电荷，并且在对放射线图像进行成像时，当所述检测部检测到放射线的照射开始时，所述控制部控制所述第二控制信号输出部，以对于所述多条第一扫描线输出禁止提取电荷的控制信号，并且在所述放射线的照射结束之后，向所述多条第一扫描线输出用于执行提取电荷的控制信号。
8.根据权利要求7所述的放射线图像成像装置，其中，在对放射线图像进行成像时，所述控制部控制所述第二控制信号输出部，以反复执行所述复位操作，直到所述检测部检测到放射线的照射开始为止。
9.根据权利要求7所述的放射线图像成像装置，其中，在所述第一控制信号输出部向所述多条第二扫描线正在输出执行提取电荷的控制信号的同时，所述控制部控制所述第二控制信号输出部，以对于所述多条第一扫描线输出禁止提取电荷的控制信号。
10.根据权利要求7所述的放射线图像成像装置，其中，在所述复位操作期间，所述第二控制信号输出部依次向所述多条第一扫描线或者一次向全部所述多条第一扫描线输出用于读出电荷的控制信号。
11.根据权利要求7所述的放射线图像成像装置，其中，所述生成部插入所述放射线检测像素的图像信息，以生成表示放射线图像的图像信息。
12.—种放射线图像成像装置，该放射线图像成像装置包括 放射线检测元件，该放射线检测元件包括多个像素，其以矩阵形式设置在检测放射线的检测区域中，各像素包括传感器部和开关元件，所述传感器部基于放射线的照射或者基于由放射线转换的光的照射生成电荷，所述开关元件用于读出所生成的电荷；多条第一扫描线，其连接到所述多个像素当中的用作放射线图像成像像素的像素中所包括的开关元件，用于开关所述开关元件的控制信号流过所述多条第一扫描线；多条第二扫描线，其连接到所述多个像素当中的用作放射线检测像素的像素中所包括的开关元件，用于开关所述开关元件的控制信号流过所述多条第二扫描线；以及多条信号线，其连接到所述开关元件，根据所述开关元件的开关状态，对应于所述像素中生成的所述电荷的电信号流过所述多条信号线；第一控制信号输出部，在对放射线图像进行成像时，其向所述多条第二扫描线反复输出用于执行电荷的读出的控制信号；以及检测部，其基于流过所述多条信号线的电信号检测放射线的照射开始、放射线的照射结束和所照射的放射线量三者中的至少之一。
全文摘要
本发明提供了一种放射线检测元件和放射线图像成像装置，其即使在放射线的照射区域设置得窄时也可以可靠地检测放射线。即，在本发明的放射线检测元件和放射线图像成像装置中，在检测放射线的检测区域中以矩阵的形式设置包括放射线图像成像像素和多个放射线检测像素二者的多个像素。
文档编号G01T1/20GK102313896SQ201110182430
公开日2012年1月11日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年7月2日
发明者冈田美广 申请人:富士胶片株式会社