CN1260954C - 放射线摄像装置及其驱动方法、以及放射线摄像系统 - Google Patents

放射线摄像装置及其驱动方法、以及放射线摄像系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种放射线摄像装置，通过驱动用电路部(SR1)，按每一行传输、读出来自一条控制布线(G1)的变换元件(S1-1～S1-3)的电信号后，在传输、读出下一控制布线的电信号之前，按每一行对结束了读出的变换元件进行更新，在取得连续的动画图象时，无需设置更新期间。另外，通过按每一行来更新变换元件，与统一更新全部变换元件时相比，更新时的暗电流(过渡电流)小能抑制GND或电源线的电压变动，并且消除各帧的待机期间，进行稳定且高速的动画摄影。

Description

放射线摄像装置及其驱动方法、以及放射线摄像系统
技术领域
本发明涉及适合在医疗诊断或工业用非破坏检查中使用的放射线摄像装置及其驱动方法、以及放射线摄像系统。在本说明书中，在放射线中也包含X射线、γ射线等电磁波或α射线、β射线。
背景技术
以往，在设置在医院内的X射线摄影系统中存在：对患者照射X射线，把对患者进行了透射的X射线在胶片上曝光的胶片摄影方式；和把对患者进行透射的X射线变换为电信号来进行数字图象处理的图象处理方式。
在图象处理方式之一中，存在具有把X射线变换为可见光的荧光体和把可见光变换为电信号的光电变换装置的放射线摄像装置。对患者进行透射的X射线照射到荧光体上，通过光电变换装置把用荧光体变换为可见光的患者体内信息作为电信号而输出。患者的体内信息如果变换为电信号，就用AD转换器对该电信号进行数字变换，能把用于进行记录、显示、打印、诊断等的X射线图象信息作为数字值处理。
最近，对光电变换装置使用非晶硅半导体薄膜的放射线摄像装置正在实用化。
图24是对MIS型光电变换元件101和开关元件102的材料使用非晶硅半导体薄膜而构成的以往的光电变换衬底的俯视图，包含连接它们的布线进行表示。
图25是图24所示的A-B间的剖视图。在以后的说明中，为了简化，MIS光电变换元件只称作光电变换元件。
如图25所示，光电变换元件101和开关元件102(非晶硅TFT，以下只称作TFT)形成在同一衬底103上，光电变换元件101的下部电极与TFT102的下部电极(栅电极)由同一第一金属薄膜层104形成，另外，光电变换元件102的上部电极与TFT102的上部电极(源电极、漏电极)由同一第二金属薄膜层105形成。
另外，第一和第二金属薄膜层104、105在图24所示的光电变换电路内的栅极驱动用布线106和矩阵信号布线107上也共有形成。在图24中，作为象素数，记载了2×2的合计4象素，图的阴影部表示光电变换元件101的受光面。另外，109是向光电变换元件101提供偏压的电源线，110是用于连接光电变换元件101和TFT102的接触孔。
如果使用以非晶硅半导体为主要材料的图24所示的结构，就能在同一衬底上制作光电变换元件101、TFT102、栅极驱动用布线106和矩阵信号布线107，能容易并以廉价提供大面积的光电变换电路部。
下面，参照图26说明光电变换元件101的器件动作。图26的a-c是用于说明图24、图25所示的光电变换元件101的器件动作的能带图。
图26的a、b分别表示更新模式和光电变换模式下的动作，横轴表示图25所示的各层的膜厚方向的状态。在此，M1是由例如Cr等的第一金属薄膜层104形成的下部电极(G电极)。另外，非晶体氮化硅(a-SiNx)绝缘薄膜层111是同时阻止空穴和电子通过的绝缘层，有必要为不引起隧道效应程度的厚度，通常以50nm以上形成。
氢化非晶硅(a-Si：H)薄膜层112是有意用不掺杂的本征半导体层(i层)形成的光电变换半导体层。另外，N+层113是为了阻止空穴对氢化非晶硅薄膜层112的注入而形成的由N型氢化非晶硅薄膜层等非单晶半导体构成的单一导电型载流子的注入阻止层。另外，M2是例如由Al等第二金属薄膜层105形成的上部电极(D电极)。
在图25中，上部电极即D电极未完全覆盖N+层113，但是D电极和N+层113之间自由进行电子的移动，所以D电极和N+层113总是相同电位，下面，以该事实为前提进行说明。在光电变换元件101的器件动作中，根据向D电极或G电极的电压外加方法，存在更新模式和光电变换模式等2种工作模式。
当为图26a所示的更新模式时，对D电极、G电极提供负的电位，图中的黑圈表示的i层112中的空穴通过电场向D电极引导。与此同时，由图中的白圈表示的电子注入i层112中。此时，一部分空穴与电子在N+层113、i层112中再结合、消失。如果该状态持续充分长的时间，则空穴从i层112放出。
为了从所述的状态变为图26a所示的光电变换模式，对D电极、G电极提供正的电位。据此，i层112中的电子瞬间导入D电极中。可是，因为N十层113作为注入阻止层工作，所以空穴不导入i层112中。在该状态下，如果光入射i层112，则吸收光，产生空穴电子对。该电子对通过电场向D电极引导。而空穴在i层112内移动，到达i层112和非晶体氮化硅(a-SiNx)绝缘薄膜层111的界面，但是不能在该绝缘层111内移动，所以停留在i层112内。此时，电子向D电极移动，空穴向i层内的绝缘层界面移动，所以为了保持光电变换元件101内的电中性，电流从G电极流出。该电流与由光产生的空穴电子对对应，所以与入射的光成比例。
如果图26b所示的光电变换模式的状态保持某期间后，再变为图26a的更新模式的状态，则停留在i层112内的空穴如上所述，引导到D电极，产生与该空穴对应的电流。该空穴的量与在光电变换模式期间入射的光的总量对应。此时，与注入i层112内的电子量对应的电流也流过，但是该量大致一定，所以扣除、检测就可以了。即光电变换元件101在以实时输出入射的光量的同时，也能检测在某期间中入射的光的总量。
可是，由于某种理由，当光电变换模式的期间变长时或入射的光的照度强时，有时尽管有光的入射，但是没有电流流过。这是因为如图26c所示，在i层112内停留多个空穴，由于该空穴，i层112内的电场减小，不能引导产生的电子，在i层112内与空穴再结合。把该状态称作光电变换元件101的饱和状态。在该状态下，如果光的入射状态变化，则有时电流不稳定地流过，但是如果再变为更新模式，则i层112内的空穴被放出，在下一光电变换模式中，产生与光成比例的电流。
另外，在所述的说明中，在更新模式下，放出i层112内的空穴时，理想上是放出全部的空穴，但是只放出一部分的空穴也是有效的，取得与所述相等的电流，没有什么问题。即在接着的光电变换模式下的检测机会中，如果未变为图26c的饱和状态就可以了，如果决定更新模式下D电极对G电极的电位、更新模式期间和N+层113的注入阻止层的特性，就可以了。
另外，在更新模式下，向i层112的电子注入不是必要条件，D电极对G电极的电位并不限定为负。因为当多个空穴停留在i层112中时，即使D电极对G电极的电位为正的电位，i层112内的电场也作用于把空穴向D电极引导的方向。另外，注入阻止层即N+层113的特性也同样，把电子注入i层112中并不是必要条件。
图27是具有光电变换元件101和TFT102的象素的一个象素部分的以往的光电变换电路图。
在图27中，光电变换元件101包含：由i层构成的电容成分Ci和由注入阻止层构成的电容成分CSiN。另外，i层和注入阻止层的接合点(图27中的节点N)在光电变换元件101变为饱和状态时即D电极和节点N之间(i层)变为没有(小)电场的状态时，由光生成的电子和空穴再结合，空穴载流子无法存储在N部。
即节点N的电位无法比D电极的电位高。为了使该饱和状态的动作具体化，在图27中，把二极管(D1)与电容成分Ci并联。即光电变换元件101具有电容成分Ci、电容成分CSiN、二极管D1等三个构成要素。
图28是表示图27所示的象素的一个象素部分的光电变换电路的动作的定时图表。下面，参照图27、图28，说明由光电变换元件101和TFT102构成的象素的电路动作。
首先，说明更新动作。
在图27中，把Vs设定为9V，把Vref设定为3V。更新动作使开关SW-A为Vref，使开关SW-B为Vg(on)，开关SW-C为导通。通过变为该状态，D电极偏置为Vref(6V)，G电极偏置为GND电位，节点N最大偏置为Vref(6V)。在此，最大是指通过这次的更新动作以前的光电变换动作，节点N已经积蓄到Vref以上的电位时，通过二极管D1偏置为Vref。而当通过以前的光电变换动作，节点N的电位为Vref以下时，通过本更新动作，不偏置为Vref的电位。在实际的使用时，如果在过去重复多次光电变换动作，则节点N通过本更新动作事实上偏置为Vref(6V)。
接着，节点N偏置为Vref后，开关SW-A切换到Vs一侧。据此，D电极偏置为Vs(9V)。通过该更新动作，存储在光电变换元件101的节点N中的空穴载流子流向D电极一侧。
下面，说明X-ray射线的照射期间。
如图28所示，把X射线照射为脉冲状。透射检测体的X射线照射在荧光体F1上，变换为可见光。来自荧光体F1的可见光照射到半导体层(i层)上，进行光电变换。由光电变换生成的空穴载流子存储在节点N中，使电位上升。TFT102为断开状态，所以G电极一侧的电位也上升同样的部分。
wait期间设置在更新期间和X-ray射线照射期间之间。并不特别进行任何动作，当由于更新动作之后的暗电流等，光电变换元件101的特性处于不稳定的状态时，为了在缓和之前不进行任何动作而设置的待机期间。当光电变换元件101在更新动作之后没有不稳定的特性时，就没必要特别设定wait期间。
下面，说明传输动作。
传输动作使开关SW-B为Vg(on)一侧，为TFT102为导通状态。据此，通过X-ray射线照射而存储的空穴载流子的量(Sh)所对应的电子载流子(Se)从C2一侧通过TFT102流向G电极一侧，使读出电容C2的电位上升。此时，Se和Sh的关系为Se＝Sh×CSiN(CSiN+Ci)。读出电容C2的电位同时通过放大器放大输出。TFT102在足以传输信号电荷的时间中导通，然后断开。
最后，说明复位动作。
复位动作使开关SW-C导通，读出电容C2复位到GND电位，准备下次的传输动作。
图29是以往的光电变换装置的二维电路图。
在图29中，为了简化说明，只记载着3×3＝9象素。S1-1-S3-3是光电变换元件，T1-1-T3-3是开关元件(TFT)，G1-G3是用于使TFT(T1-1-T3-3)导通/断开的选通布线，M1-M3是信号布线，Vs是用于向光电变换元件S1-1-S3-3提供存储偏压，或提供更新偏压的布线。
光电变换元件S1-1-S3-3的涂黑的一侧的电极是G电极，相对一侧是D电极。另外，D电极与Vs线的一部分共有，但是为了便于使光入射，把薄的N+层作为D电极利用。把光电变换元件S1-1-S3-3、TFT(T1-1-T3-3)、选通布线G1-G3、信号布线M1-M3、Vs线总称为光电变换电路部100。
Vs线通过电源Vs或电源Vref偏置，它们通过VSC的控制信号切换。SR1是向选通布线G1-G3提供驱动用的脉冲电压的晶体管，从外部提供使TFT(T1-1-T3-3)导通的电压。此时提供的电压由电源Vg(on)决定。
读出用电路部200把光电变换电路部100内的信号布线M1-M3的并行信号输出放大，进行串行变换输出。
RES1-RES3是把信号布线M1-M3复位的开关，A1-A3是把信号布线M1-M3的信号放大的放大器，CL1-CL3是把由放大器A1-A3放大的信号暂时存储的采样保持电容，Sn1-Sn3是用于进行采样保持的开关，B1-B3是缓冲放大器，Sr1-Sr3是用于把并行信号进行串行变换的开关，SR2是对Sr1-Sr3提供用于串行变换的脉冲的移位寄存器，Ab是输出串行变换的信号的缓冲放大器。
图30是表示图29所示的光电变换装置动作的定时图表。下面，使用该定时图表，说明图29的光电变换装置的动作。
控制信号VSC用于向Vs线即光电变换元件S1-1-S3-3的D电极提供两种偏压。D电极在控制信号VSC为“Hi”时，变为Vref(V)，在控制信号VSC为“Lo”时，变为Vs(V)。读取用电源Vs(V)、更新用电源Vref(V)分别是直流电源。
首先，说明更新期间的动作。
移位寄存器SR1的信号都为“Hi”，并且读出用电路部200的CRES信号为“Hi”的状态。如果这样，则开关用的全部TFT(T1-1-T3-3)导通，并且读出用电路部200内的开关元件RES1-RES3也导通，全部光电变换元件S1-1-S3-3的D电极变为GND电位。而且，如果控制信号VSC变为“Hi”，则全部光电变换元件S1-1-S3-3的D电极变为偏置成更新用电源Vref的状态(负电位)。据此，全部光电变换元件S1-1-S3-3变为更新模式，进行更新。
下面，说明光电变换期间。
如果控制信号VSC切换为“Lo”的状态，则全部光电变换元件S1-1-S3-3的D电极变为偏置为读取用电源Vs的状态(正电位)。如果这样，则光电变换元件S1-1-S3-3变为光电变换模式。在该状态下，移位寄存器SR1的信号都为“Lo”，并且读出用电路部200的CRES信号为″Lo″的状态。据此，开关用的全部TFT(T1-1-T3-3)都断开，并且读出用电路部200内的开关元件RES1-RES3也断开，全部光电变换元件S1-1-S3-3的G电极在直流变为开路状态，但是光电变换元件S1-1-S3-3具有电容成分作为构成要素，所以保持着电位。
此时，因为光未入射到光电变换元件S1-1-S3-3，所以不产生电荷。即不流过电流。在该状态下，如果使光源工作为脉冲状，则光照射到各光电变换元件S1-1-S3-3的D电极(N+电极)上，产生所谓的光电流。关于光源，图中虽然未记载，但是例如果是复印机，则是荧光灯、LED、卤素灯等。如果是X射线摄影装置，则顾名思义是X射线源，此时可以使用X射线可视变换用的闪烁器。另外，通过光而产生的光电流作为电荷存储在各光电变换元件S1-1-S3-3中，光源关闭后也保持。
下面，说明读出期间。
按第一行的光电变换元件S1-1-S1-3，接着是第二行的光电变换元件S2-1-S2-3，接着是第三行的光电变换元件S3-1-S3-3的顺序进行读出动作。
首先，为了读出第一行的光电变换元件S1-1-S1-3，从移位寄存器SR1向开关元件(TFT)T1-1-T1-3的选通布线G1提供选通脉冲。此时，选通脉冲的高电平是从外部提供的电V(on)。据此，TFT(T1-1-T1-3)变为导通状态，存储在光电变换元件S1-1-S1-3中的信号电荷传输给信号布线M1-M3。
在图29中虽然未记载，但是在信号布线M1-M3中附加有读出电容，信号电荷通过TFT(T1-1-T1-3)传输给读出电容。例如，信号布线M1的附加的读出电容是连接在信号布线M1上的各TFT(T1-1-T1-3)的栅源间的电极间电容(Cgs)的总和(三个的部分)，相当于图27的C2。另外，传输给信号布线M1-M3的信号电荷由放大器A1-A3放大。而且，通过使CRES信号导通，传输给采样保持电容CL1-CL3，使CRES信号断开，并且保持。
接着，从移位寄存器SR2按Sr1、Sr2、Sr3的顺序外加脉冲，采样保持电容CL1-CL3中保持的信号按采样保持电容CL1、CL2、CL3的顺序从放大器Ab输出。作为结果，光电变换元件S1-1、S1-2、S1-3的一行的光电变换信号依次输出。第二行的光电变换元件S2-1-S2-3、第三行的光电变换元件S3-1-S3-3的读出动作也同样进行。
如果通过第一行的SMPL信号，在采样保持电容CL1-CL3中采样保持信号布线M1-M3的信号，则通过CRES信号把信号布线M1-M3复位到GND电位，然后，能在选通布线G2上外加选通脉冲。即能在把第一行的信号用移位寄存器SR2进行串行变换动作时，同时把第二行的光电变换元件S2-1-S2-3的信号电荷用移位寄存器SR1传输。
根据以上的动作，能输出从第一行到第三行的全部光电变换元件S3-1-S3-3的信号电荷。
所述X射线摄像装置的动作是通过进行更新动作，照射X射线，然后进行读出动作，用于取得一个静止图象的动作。另外，当取得连续的动画图象时，只按想取得的动画图象的个数重复图30所示的定时图表就可以了。
可是，当要用象素数多的X射线摄像装置取得动画图象时，有必要进行帧频率的改善。当光电变换元件的根新动作全部通过光电变换元件公共的Vs线进行时，必须为1帧设置1次的更新期间。这在取得动画图象时，产生帧频率减小，即动作速度变慢的问题。
一般来说，作为在胸部的单纯摄影中必要的频谱，是摄影区域为40cm的正方形以上，象素间隔为200μm以下。假如摄影区域为40cm的正方形，象素间隔为200μm，制作X射线摄像装置时，光电变换元件的数量为400万个。统一更新这么多的象素时，更新时流过的电流增大，所以X射线摄像装置的GND或电源线的电压变动增大，无法进行稳定的摄像。
根据要求的图象，在这些电压变动部分缓和之前，有必要设置X射线的照射等待时间。虽然图30中未记载，但是图28中的wait相当于此。即统一更新光电变换装置是，不仅对1帧设置一次的更新期间，1帧还需要1次的wait期间。
发明内容
鉴于所述问题的存在，本发明的目的在于：实现能抑制GND或电源线的电压变动，并取消各帧的待机期间，进行稳定且高速的动画摄影的放射线摄像装置及其驱动方法、以及放射线摄像系统。
为了解决所述课题，实现上述目的，根据本发明的第一方面，放射线摄像装置的特征在于：包括：把包含使入射的放射线变换为电信号的变换元件和传输所述电信号的开关元件的象素配置成二维状，具有把所述象素连接在行方向上的控制布线、通过所述开关元件读出来自所述变换元件的电信号的信号布线的变换电路部；依次驱动所述多条控制布线的驱动用电路部；与所述多条信号布线连接，按每一行读出来自所述变换元件的电信号的读出用电路部；所述读出用电路部包括：对进行读出的所述变换元件外加第一偏压，按每一行进行更新的更新器件；使用至少一个复位开关，对所述信号布线外加第二偏压，进行复位的复位器件。
另外，根据本发明的第二方面，放射线摄像装置的特征在于：包括：把包含使入射的放射线变换为电信号的变换元件和传输所述电信号的第一开关元件的象素配置成二维状，具有把所述象素连接在行方向上的控制布线、通过所述第一开关元件读出来自所述变换元件的电信号的信号布线的变换电路部；依次驱动所述多条控制布线的驱动用电路部；与所述多条信号布线连接，按每一行读出来自所述变换元件的电信号的读出用电路部；所述读出用电路部在初级部具备电流积分型的运算放大器；在所述运算放大器的倒相端子和输出端子之间设置用于对从所述变换元件通过所述第一开关元件传输的电信号积分的电容元件、用于把所述电容元件复位的第二开关元件；而在所述运算放大器的非倒相端子上设置有：有选择地供给第一偏压和第二偏压等至少两个偏压的偏压供给器件；使用所述第一开关元件和所述第二开关元件对进行读出的所述变换元件外加第一偏压，按每一行进行更新的更新器件；使用所述第二开关元件对所述电容元件外加第二偏压，进行复位的复位器件。
另外，根据本发明的第三方面，放射线摄像系统的特征在于：包括：对被检查者或被检查物照射放射线的放射线源、检测所述放射线的所述放射线摄像装置、对从所述放射线摄像装置输出的电信号进行数字变换并进行图象处理的图象处理装置、显示由所述图象处理装置处理的图象的显示装置。
另外，根据本发明的第四方面，在放射线摄像装置的驱动方法中，放射线摄像装置包括：把包含使入射的放射线变换为电信号的变换元件和传输所述电信号的开关元件的象素配置成二维状，具有把所述象素连接在行方向上的控制布线、通过所述开关元件读出来自所述变换元件的电信号的信号布线的变换电路部；依次驱动所述多条控制布线的驱动用电路部；与所述多条信号布线连接，按每一行读出来自所述变换元件的电信号的读出用电路部；其特征在于：包含：对用所述读出用电路部进行读出的所述变换元件外加第一偏压，按每一行进行更新的更新处理；使用至少一个复位部件，对所述信号布线外加第二偏压，进行复位的复位处理。
本发明具有所述的技术手段，所以通过驱动用电路部(移位寄存器)，按每一行传输读出来自任意一条控制布线的变换元件的电信号后，在传输读出下一控制布线的电信号前，能按每一行对结束读出的控制布线的变换元件进行更新，所以在取得连续的动画图象时，能避免设置更新期间。据此，能增大取得动画图象时的帧频率，能谋求动画摄影的高速化。此外，通过按每一行更新变换元件，与统一对全部变换元件进行更新时相比，能减小更新时的暗电流(过渡电流)，能抑制GND或电源线的电压变动，并且可以不设置用于缓和该电压变动的等待时间。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是本发明实施形态1的放射线摄像装置的1象素部分的等价电路图。
图2是表示图1所示的X射线摄像装置的1象素部分的电路动作的定时图表。
图3是实施形态1的X射线摄影装置的等价电路图。
图4是表示图3所示的X射线摄像装置的动作的定时图表。
图5是在实施形态1的X射线摄像装置中连续(直流)照射X射线时的定时图表。
图6是本发明实施形态2的放射线摄像装置的1象素部分的等价电路图。
图7是实施形态2的X射线摄像装置的等价电路图。
图8是从实施形态2的X射线摄像装置的透视模式(动画模式)向摄影模式(静止画面模式)转移，进行摄影的定时图表。
图9是图8的透视模式的定时图表。
图10是图8的透视模式的其他定时图表。
图11是图8的摄影模式的定时图表。
图12是本发明实施形态3的放射线摄像装置的1象素部分的等价电路图。
图13是表示图12所示的放射线摄像装置的1象素部分的电路动作的定时图表。
图14是实施形态3的X射线摄像装置的等价电路图。
图15是表示图14所示的X射线摄像装置动作的定时图表。
图16是在实施形态3的X射线摄像装置中连续(直流)照射X射线时的定时图表。
图17是本发明实施形态4的X射线摄像装置的1象素部分的等价电路图。
图18是实施形态4的X射线摄像装置的等价电路图。
图19是从实施形态4的X射线摄像装置的透视模式(动画模式)向摄影模式(静止画面模式)转移，进行摄影的定时图表的简图。
图20是图19的透视模式的定时图表。
图21是图19的透视模式的其他定时图表。
图22是图19的摄影模式的定时图表。
图23是表示本发明的X射线摄像装置向X射线诊断系统的应用例的概略图。
图24表示以往例，是对光电变换元件和开关元件的材料使用非晶硅半导体薄膜构成的光电变换衬底的俯视图。
图25是图24的A-B间的剖视图。
图26是用于说明图24、图25所示的光电变换元件的器件动作的能带图。
图27表示以往例，是具有光电变换元件和TFT的象素的1象素部分的光电变换电路图。
图28是表示图27所示的象素的1象素部分的光电变换电路动作的定时图表。
图29是以往的光电变换装置的二维电路图。
图30是表示图29所示的光电变换装置动作的定时图表。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的放射线摄像装置的实施形态。须指出的是，作为放射线摄像装置，与具有形成与以往例同样的对MIS型光电变换元件和开关元件的半导体材料使用非晶硅半导体薄膜的光电变换元件阵列的衬底的装置为例，加以说明。
(实施形态1)
图1是本发明实施形态1的放射线摄像装置的1象素部分的等价电路图。
如图1所示，光电变换元件101包含：作为半导体光电变换层的由氢化非晶硅等的i层构成的电容成为Ci、由非晶体氮化硅等的绝缘层(两导电型的载流子的注入阻止层)构成的电容成分CSiN。另外，i层和绝缘层的接合点(图中的节点N)在光电变换元件101变为饱和状态时，即D电极和节点N之间(i层)变为没有(小)电场的状态时，由光生成的电子和空穴再结合，所以空穴载流子无法在N部存储。
即节点N的电位无法比D电极的电位高。为了使该饱和状态的动作具体化，在图1中，把二极管(D1)与电容成分Ci并联。即光电变换元件101具有电容成分Ci、电容成分CSiN、二极管D1等三个构成要素。
TFT102是薄膜晶体管(Thin Film Transistor)，是开关元件。Vs是用于向光电变换元件101的D电极提供偏压的电源。另外，C2是附加在信号布线上的读出电容。
FL是用于把X射线波长变换为可见区域波形的波长变换用的荧光体，配置在直接或间接与TFT102紧贴的位置。对荧光体FL的母体材料使用Gd2O2S或Gd2O3等，对发光中心使用Tb3+或Eu3+等稀土类元素。另外，也使用对母体材料应用CsI：Tl或CsI：Na等、CSI的荧光体。
开关SW-C是把读出电容C2(信号布线)复位到复位偏压(reset)的复位开关，开关SW-E是用于把光电变换元件(G电极)更新为更新偏压V(refresh)的开关，分别由RC1信号、RC2信号控制。另外，Vg(on)是使TFT102导通，用于把信号电荷向读出电容C2传输的电源，Vg(off)是用于使TFT102断开的电源，开关SW-D是切换电源Vg(on)和电源Vg(off)的开关。
另外，当更新光电变换元件101时，通过使开关SW-E导通，在使更新偏压导通的同时，必须使开关SW-D为电源Vg(on)一侧。
图2是表示图1所示的X射线摄像装置的1象素部分的电路动作的定时图表。
下面，参照图1、图2说明具有光电变换元件101和TFT102的象素的1象素部分的电路动作。
首先，说明X-ray照射期间。
如图2所示，把X射线照射为脉冲状。透射被检测体的X射线照射到荧光体FL上，变换为可见光。来自荧光体FL的可见光照射到半导体层(i层)上，进行光电变换。由光电变换产生的空穴载流子存储在i层和绝缘层(注入阻止层)的界面，使节点N的电位上升。因为TFT102为断开的状态，所以G电极一侧的电位也上升相同的部分。须指出的是，在X-ray射线的照射期间中，使开关SW-D在V(off)一侧，使开关SW-C和开关SW-E为断开。
下面，说明传输动作。
传输动作使开关SW-D为Vg(on)一侧，使TFT102为导通状态。据此，通过X-ray射线照射而存储的空穴载流子的量(Sh)所对应的电子载流子(Se)从C2一侧通过TFT102流向G电极一侧，使读出电容C2的电位上升。此时，Se和Sh的关系为Se＝Sh×CSiN(CSiN+Ci)。
读出电容C2的电位主要以连接在信号布线上的全部TFT102的电极间电容构成的电容构成，所以与光电变换元件101的电容相比，充分大。因此，电荷传输后的读出电容C2的电位上升部分(ΔVC2)比G电极的电位下降部分(ΔVG)小很多。即传输后的读出电容C2的电位是V(reset)+ΔVC2，可是表现几乎接近V(reset)的电位。同时读出电容C2的电位通过放大器放大输出。在图1中，以最基本的形式表示了放大器(AMP)，但是，作为放大电路起作用。复位偏压V(reset)不是信号成分，所以另外取消，只把纯粹的信号成分ΔVC2作为信号处理。
下面，说明更新动作。
在图2的定时图表中，在图1所示的等价电路图中，Vs＝9(V)，Vg(reset)＝2(V)，V(refresh)＝6(V)，并且表示电容成分Ci和CSiN相等时的D电极、G电极、节点N的电位。
更新动作通过RC1信号使开关SW-C为断开状态，通过RC2信号使开关SW-E为导通状态，使开关SW-D为Vg(on)一侧。如果这样，则光电变换元件101的G电极从传输信号时的电位(V(reset)+ΔVC2V(reset)＝2(V))上升到更新偏压V(refresh)＝6V。与此同时，节点N的电位也上升，但是不超过Vs＝9V。通过使节点N的电位上升，存储在节点N中的信号电荷(空穴载流子)的一部分向D电极一侧放出，进行光电变换元件101的更新动作。
下面，说明复位动作。
复位动作在开关SW-D为Vg(on)一侧的状态下，通过RC1信号使开关SW-C为导通状态，通过RC2信号使开关SW-E为断开状态。如果这样，则光电变换元件101的G电极和信号布线C2复位到复位偏压V(reset)。与此同时，节点N的电位从更新动作时的电位(在图2中，9V)衰减。该衰减量ΔVN在电容成分Ci和电容成分CSiN的电容相等时变为V(refresh)与V(reset)的电位差的1/2，在本说明中，减少2V。另外，节点N的衰减量ΔVN决定下次的光电变换动作中存储的空穴载流子的量。
在此，在表示以往例的图28中设置有wait期间，但是在图2的定时图表中不设置。下面，参照图3、图4说明其理由。
图3是实施形态1的X射线摄像装置的等价电路图。在图3中，为了简化说明，把在光电变换电路部10中配置成二维状的象素只记载3×3＝9象素部分。
图3所示的S1-1-S3-3是光电变换元件，T1-1-T3-3是开关元件(TFT)，G1-G3是用于使TFT(T1-1-T3-3)导通/断开的选通布线，M1-M3是信号布线，Vs是用于向光电变换元件提供存储偏压的布线。
光电变换元件S1-1-S3-3的涂黑一侧的电极是G电极，相对一侧是D电极。另外，D电极与Vs线的一部分共有，但是为了便于使光入射，把薄的N+层作为D电极利用。把光电变换元件S1-1-S3-3、TFT(T1-1-T3-3)、选通布线G1-G3、信号布线M1-M3、Vs线总称为光电变换电路部10。
Vs线通过电源Vs偏置。SR1是向选通布线G1-G3提供驱动用的脉冲电压的移位寄存器，使TFT(T1-1-T3-3)导通的电压Vg(on)和使TFT(T1-1-T3-3)断开的电压Vg(off)从外部提供给驱动用电路部(移位寄存器SR1)。
读出用电路部20把光电变换电路部10内的信号布线M1-M3的并行信号输出放大，进行串行变换，输出。
RES1-RES3是把信号布线M1-M3复位到复位偏压V(reset)的开关。在图3中，把复位偏压V(reset)用0V(GND)来表示。A1-A3是把信号布线M1-M3的信号放大的放大器，CL1-CL3是把由放大器A1-A3放大的信号暂时存储的采样保持电容，Sn1-Sn3是用于进行采样保持的开关，B1-B3是缓冲放大器，Sr1-Sr3是用于把并行信号进行串行变换的开关，SR2是对Sr1-Sr3提供用于串行变换的脉冲的移位寄存器，Ab是输出串行变换的信号的缓冲放大器。
另外，RES11-RES33是用于通过TFT(T1-1-T3-3)把光电变换元件101的G电极更新为更新偏压V(refresh)的开关，在开关RES11-RES33的单侧连接更新偏压V(refresh)。
图4是表示图3所示的X射线摄像装置的动作的定时图表，表示2帧部分的动作。使用该定时图表说明图3的光电变换装置的动作。
首先，说明光电变换期间。
全部光电变换元件S1-1-S3-3的D电极处于偏置为读取用电源Vs(正电位)的状态。移位寄存器SR1的信号都为″Lo″，开关用全部TFT(T-1-T3-3)断开。在该状态下，如果光源接通为脉冲状则光照射到各光电变换元件S1-1-S3-3的D电极(N+电极)上，在光电变换元件S1-1-S3-3的i层内生成电子和空穴的载流子。电子通过读取用电源Vs向D电极移动，但是空穴存储在光电变换元件S1-1-S3-3内的i层和绝缘层的界面上，在电源断开后也保持。
下面，说明读出期间。
按第一行的光电变换元件S1-1-S1-3，接着是第二行的光电变换元件S2-1-S2-3，接着是第三行的光电变换元件S3-1-S3-3的顺序进行读出动作。
首先，为了读出第一行的光电变换元件S1-1-S1-3，从移位寄存器SR1向开关元件(TFT)T1-1-T1-3的选通布线G1提供选通脉冲。此时，选通脉冲的高电平是从外部提供的电压Vg(on)。据此，TFT(T1-1-T1-3)变为导通状态，存储在光电变换元件S1-1-S1-3中的信号电荷传输给信号布线M1-M3。
在图3中虽然未记载，但是在信号布线M1-M3中附加有读出电容，信号电荷通过TFT(T1-1-T1-3)传输给读出电容。例如，附加在信号布线M1中的读出电容是连接在信号布线M1上的各TFT(T1-1-T3-1)的栅源间的电极间电容(Cgs)的总和(三个的部分)，相当于图1的C2。另外，传输给信号布线M1-M3的信号电荷由放大器A1-A3放大。而且，通过使SMPL信号导通，传输给采样保持电容CL1-CL3，使SMPL信号断开，并且保持。
如果通过第一行的SMPL信号，把信号布线M1-M3的信号采样保持在采样保持电容CL1-CL3中，则光电变换元件S1-1-S1-3的信号从光电变换电路部10输出。因此，在读出用电路部20内，在通过开关Sr1-Sr3进行串联变换时，能进行光电变换电路部10内的光电变换元件S1-1-S1-3的更新工作和信号布线M1-M3的复位动作。
光电变换元件S1-1-S1-3的更新工作通过RC2信号使开关RES11-RES33为导通状态，在TFT(T1-1-T3-1)的选通布线上外加电Vg(on)，把光电变换元件S1-1-S1-3的G电极更新的更新偏压V(refresh)。然后，转移到复位动作。
接着，复位动作在TFT(T1-1-T3-1)的选通布线上外加电压Vg(on)的状态下，使开关RES11-RES33为断开，使开关RES1-RES3导通，把信号布线M1-M3的读出电容和光电变换元件S1-1-S1-3的G电极复位到复位偏压V(reset)，在此复位到GND电位。
复位动作结束后，能在选通布线G2上外加选通脉冲。即在通过移位寄存器SR2把第一行的信号进行串行变换动作时，在光电变换电路部10中，同时更新光电变换元件S1-1-S1-3，把信号布线M1-M3复位，把第二行的光电变换元件S2-1-S2-3的信号电荷用移位寄存器SR1传输给信号布线M1-M3。通过以上的动作，能输出从第一行到第三行的全部光电变换元件S1-1-S3-3的信号电荷。
通过重复所述光电变换期间和读出期间，能取得连续的动画图象。
本实施形态中表示的定时图表与表示以往例的图30的定时图表的不同之处在于不设置更新期间，该更新期间的部分具有能增大取得动画图象时的帧频率的优点。另外，在以往例中，统一更新全部的光电变换元件，所以有必要设置用于缓和更新时的暗电流成分引起的GND或电源等的变动的wait期间。在本实施形态中，因为以各行单位进行更新，一度更新的光电变换元件的数量相当少，所以没必要特别设置wait期间，只这部分就能增大动画的帧频率。
在上述的本实施形态的X射线摄像装置中，表示了X射线的照射为脉冲状的例子，但是也能进行连续(直流)的X射线的照射。下面，说明此时的实施例。
图5是表示在实施形态1的X射线摄像装置中连续(直流)照射X射线时的定时图表。
此时的光电变换期间是更新结束后到开始传输之前的期间。在实际的医疗用X射线摄像装置中，光电变换电路部由N行×M列的多个象素构成。例如，对第一行的光电变换元件，除了自己的光电变换元件的传输、更新、复位的从第二行到第N行的N-1行部分的读出期间变为实质上的光电变换期间。对其他行的光电变换元件也是同样，除了自己的光电变换元件的传输、更新、复位的N-1行部分的读出期间变为实质上的光电变换期间。
例如，对第100行的光电变换元件，从第101行到第N行的读出期间和下一帧的第一行到第99行的读出期间的合计，即N-1行部分的读出期间变为实质上的光电变换期间。即当以直流照射X射线时，该光电变换期间跨2帧，但是光电变换期间都变为相同，所以不产生任何特异。
当连续(直流)照射X射线时，能省略图2所示的X射线照射期间或图4所示的光电变换期间，所以存在能进一步增大动画的帧频率的优点。另外，与脉冲照射方法相比，能减弱X射线的强度，所以也有能减轻对X射线源的管球的负担。因为没必要把X射线的高压电源控制为脉冲状，所以也有减轻X射线源的负担的优点。
(实施形态2)
图6是表示本发明实施形态2的X射线摄像装置的一象素部分的等价电路图。在图1所示的实施形态1的等价电路图中，光电变换元件101的D电极以一定电压Vs偏置，而在本实施形态中，采用能通过开关SW-F切换电压Vs和电压Vref的结构。
本实施形态的特征在于：能选择从G电极一侧还是从D电极一侧提供用于进行光电变换元件101的更新动作的外加电压。例如取得一个静止图象时，选择从D电极一侧提供更新用偏压的方法，即用图28的定时图表工作，而当取得多个静止图象时，选择从G电极一侧提供更新用偏压的方法，即用图2所示的定时图表工作。在本实施例中，在一个X射线摄像装置中，能实现以往的拍摄静止图象的模式(摄影模式或静止画面模式)、驱动动画图象的模式(透视模式或动画模式)等双方的摄影。
图7是实施形态2的X射线摄像装置的等价电路图。
在图7的等价电路图中，与图3不同之处在于：能通过VSC控制信号把传感器的偏压线切换为电压Vs和Vref。
图8是从实施形态2的X射线摄像装置的透视模式(动画模式)向摄影模式(静止画面模式)转移，进行摄影时的定时图表简图。
另外，图9是表示图7所示的X射线摄像装置的透视模式动作的定时图表。即在透视模式中，重复图8的定时动作。该期间中，摄影者为了求出用于拍摄静止图象的被拍摄体(患者)的位置或角度，监视患者的透视图象。一般来说，该期间中的X射线量照射得弱。摄影者如果对装置发出曝射要求信号(拍摄静止图象的意思信号)，就从透视模式向摄影模式转移。图11表示摄影模式的动作定时。另外，透视模式和摄影模式的流程并不如图8所示，摄影模式只局限于1次，按照拍摄的被拍摄体的摄影构图，可以按透视模式→摄影模式→透视模式→摄影模式…重复。
图10是图8的透视模式的定时图表，但是为表示与图9不同情况的例子的定时图表。与图9的不同点是不把X射线照射为脉冲状。据此，能同时进行读出期间和光电变换期间，所以有能增大透视模式的工作频率的优点。另外，不使X射线工作为脉冲状，所以有能减轻对X射线发生源的负载的优点。
当把本发明的X射线摄像装置应用于透视装置中时，在透视模式下，一边通过TFT从读出用电路部20的开关一侧进行更新，一边取得连续图象，通过透视结束定位，转移到静止画面摄影模式时，通过进行来在开关SW-F的更新，能取得高S/N比的静止图象。即一般来说，来自开关SW-F一侧的更新比来自TFT一侧的更新的更新效率高，S/N比也好。当S/N比差，也拍摄好的透视定位图象时，采用来自读出用电路部20的开关一侧的更新，当拍摄S/N比高、要求高图象质量的静止画面时，理应采用来自开关SW-F一侧的更新。
(实施形态3)
图12是实施形态3的X射线摄像装置的1象素部分的等价电路图。须指出的是，关于与图1所示的X射线摄像装置同样的结构，采用相同符号，以下主要说明不同的构成要素。
图12所示的开关SW-G是为了向运算放大器(AMP)的非倒相端子(+)提供复位偏压V(reset)或更新偏压V(refresh)的任意一方的偏压而有选择地切换的开关。Cf是用于通过TFT102存储(积分)来自光电变换元件101的信号电流的电容元件，连接在运算放大器的倒相端子(-)和输出端子Vout之间。开关SW-H与电容元件Cf并联，用于把积分的信号电荷复位，或通过TFT102把光电变换元件101复位的开关，由RC信号控制。
Vg(on)是用于使TFT102导通，把信号电荷向电容元件Cf传输的电源，Vg(off)是用于使TFT102断开的电源。另外，开关SW-D是用于切换电源Vg(on)和电源Vg(off)的开关。
另外，当更新光电变换元件101时，使开关SW-G在复位偏压V(reset)一侧，使开关SW-E导通的同时，必须使开关SW-D在电源Vg(on)一侧。
图13是表示图12所示的X射线摄像装置的一象素部分的电路动作的定时图表。
下面，参照图12、图13，说明具有光电变换元件101和TFT102的象素的一个象素部分的电路动作。
首先，关于X-ray射线照射期间的动作，与所述实施形态1同样，所以省略说明，但是X-ray射线照射期间中的开关SW-D在V(off)一侧，开关SW-G在V(reset)一侧，并且使开关SW-H断开。
下面，说明传输期间。
传输动作使开关SW-D在电源Vg(on)一侧，使TFT102为导通状态。通过该操作，与通过X-ray射线照射而存储的空穴载流子的量(Sh)对应的电子载流子(Se)从C2一侧通过TFT102流向G电极一侧。据此，电荷存储在电容元件Cf中，运算放大器的输出端子一侧的电位只变化(下降)信号部分。这是Se和Sh的关系为Se＝Sh×CSiN/(CSiN+Ci)。在此，读出电源C2的电位因为用运算放大器的非倒相端子(+)的V(reset)的偏压虚拟接地，所以不变化。
下面，说明更新动作。
在图13的定时图表中，在图12所示的等价电路图中，Vs＝9(V)，Vg(reset)＝2(V)，V(refresh)＝6(V)，并且表示电容成分Ci和CSiN相等时的D电极、G电极、节点N的电位。
更新动作通过RC信号使开关SW-H为导通状态，使开关SW-D为Vg(on)一侧，使开关SW-G为V(refresh)一侧。通过该操作，光电变换元件101的G电极从传输信号时的电位(V(reset)＝2(V))上升到更新偏压V(refresh)＝6(V)。与此同时，节点N的电位也上升，但是不超过Vs＝9V。通过使节点N的电位上升，存储在节点N中的信号电荷(空穴载流子)的一部分向D电极一侧放出，进行光电变换元件101的更新动作。
下面，说明复位动作。
复位动作使开关SW-D为Vg(on)一侧的状态，并且使开关SW-H保持导通一侧的状态，使开关SW-G从V(refresh)一侧变为V(reset)。根据该操作，把光电变换元件101的G电极复位倒复位偏压V(reset)。同时，连接在运算放大器的输出端子上的电容元件Cf复位到复位偏压V(reset)。即在电容元件Cf的两端子的电位差变为0的复位动作中，节点N的电位从更新动作时的电位(在图13中9V)衰减。该衰减量ΔVN在电容成分Ci和电容成分CSiN的电容相等时，变为V(refresh)与V(reset)的电位差的1/2，在本说明中，减少2V。另外，节点N的衰减量ΔVN决定下次的光电变换动作中存储的空穴载流子的量。
在此，在表示以往例的图28中设置有wait期间，但是在图13的定时图表中不设置。下面，参照图14、图15说明其理由。
图14是实施形态3的X射线摄像装置的等价电路图。在图14中，为了简化说明，把在光电变换电路部10中配置成二维状的象素只记载3×3＝9象素部分。
读出用电路部21读取来自光电变换电路部10的并行信号输出，进行串行变换、输出。A1-A3分别是连接信号布线M1-M3和倒相端子(-)的运算放大器。在倒相端子(-)和输出端子之间分别连接着电容元件Cf1-Cf3。电容元件Cf1-Cf3在TFT102导通时，把基于来自光电变换元件101的输出信号的电流积分，变换为电压量。RES41-RES43是把电容元件Cf1-Cf3复位到复位偏压V(reset)的开关，与电容元件Cf1-Cf3并联。
SW-res是用于把运算放大器A1-A3的非倒相端子复位到复位偏压V(reset)(在图14中，复位到0V)的开关，另外，SW-ref是用于把运算放大器A1-A3的非倒相端子更新为更新偏压V(refresh)的开关。这些开关由“REFRESH”信号控制。“REFRESH”信号为“Hi”时，开关SW-ref导通，为″Lo″时，开关SW-res导通，这些开关不同时导通。
图15是表示图14所示的X射线摄像装置动作的定时图表，表示2帧部分的动作。下面，使用该定时图表对图14的光电变换装置的动作进行说明。
首先，说明电信号光电变换期间。
全光电变换元件S1-1-S3-3的D电极处于偏置为读取用电源Vs(正电位)的状态。移位寄存器SR1的信号都为″Lo″，开关用的全部TFT(T1-1-T3-3)为断开。在该状态下，如果光源工作为脉冲状，则光照射到各光电变换元件S1-1-S3-3的D电极(N+电极)，光电变换元件S1-1-S3-3的i层内生成电子和空穴的载流子。电子通过读取用电源Vs向D电极移动，空穴存储在光电变换元件S1-1-S3-3的i层和绝缘层的界面上，X射线断开后也会保持。
下面，说明读出期间。
按第一行的光电变换元件S1-1-S1-3，接着是第二行的光电变换元件S2-1-S2-3，接着是第三行的光电变换元件S3-1-S3-3的顺序进行读出动作。
首先，为了读出第一行的光电变换元件S1-1-S1-3，从移位寄存器SR1向开关元件(TFT)T1-1-T1-3的选通布线G1提供选通脉冲。此时，选通脉冲的高电平是从外部提供的电压Vg(on)。据此，TFT(T1-1-T1-3)变为导通状态，存储在光电变换元件S1-1-S1-3中的信号电荷通过TFT(T1-1-T1-3)作为电流流过，流入连接在运算放大器A1-A3上的电容元件Cf1-Cf3，并进行积分。
在图14中虽然未记载，但是在信号布线M1-M3中附加有读出电容，信号电荷通过TFT(T1-1-T1-3)传输给读出电容。可是，信号布线M1-M3由运算放大器A1-A3的非倒相端子(+)的复位偏压(GND)虚拟接地，所以没有传输动作引起的电位变动，处于保持在GND的状态。即上述的信号电荷传输给电容元件Cf1-Cf3。
运算放大器A1-A3的输出端子按照光电变换元件S1-1-S1-3的信号量，按图4所示变化。TFT(T-1-T3-1)同时导通，所以运算放大器A1-A3的输出同时变化。即变为并行输出。在该状态下，通过使“SMPL”信号导通，运算放大器A1-A3的输出信号传输给采样保持电容CL1-CL3，使SMPL信号断开，并且暂时保持。
接着，从移位寄存器SR2按开关Sr1、Sr2、Sr3的顺序外加脉冲，保持在采样保持电容CL1-CL3中的信号按采样保持电容CL1、CL2、CL3的顺序从放大器Ab输出。作为结果，光电变换元件S1-1、S1-2、S1-3的一行的光电变换信号依次进行串行变换输出。第二行的光电变换元件S2-1-S2-3的读出动作、第三行的光电变换元件S3-1-S3-3的读出动作也同样进行。
如果通过第一行的SMPL信号，在采样保持电容CL1-CL3中采样保持运算放大器A1-A3的信号，则光电变换元件S1-1-S1-3的信号从光电变换电路部10输出。因此，在读出用电路部21内，通过开关Sr1-Sr3进行串行变换时，能进行光电变换电路部21内的光电变换元件S1-1-S1-3的更新动作和电容元件Cf1-Cf3的复位动作。
光电变换元件S1-1-S1-3的更新动作是通过使“REFRESH”信号为″Hi″，开关SW-ref导通，并且通过“RC”信号，使开关RES41-RES43为导通状态，通过在TFT(T1-1-T3-1)的选通布线上外加Vg(on)而实现。即通过更新动作，使光电变换元件S1-1-S1-3的G电极更新为更新偏压V(refresh)。然后，转移到复位动作。
接着，复位动作在TFT(T1-1-T3-1)的选通布线上外加电压Vg(on)的状态下，并且使开关RES41-RES43的开关保持导通状态，使“REFRESH”为″Lo″。根据该动作，光电变换元件S1-1-S1-3的G电极复位倒复位偏压V(reset)＝GND，同时把存储在电容元件Cf1-Cf3中的信号复位。
复位动作结束后，能在选通布线G2上外加选通电压。即在把第一行的信号通过移位寄存器SR2进行串行变换动作时，同时更新光电变换元件S1-1-S1-3，把电容元件Cf1-Cf3复位，然后能用移位寄存器SR1把第二行光电变换元件S2-1-S2-3的信号电荷传输给信号布线M1-M3。根据以上的动作，能输出从第一行到第三行的全部光电变换元件S1-1-S3-3的信号电荷。
通过重复所述的光电变换期间和读出期间，能取得连续的动画图象。
本实施形态所示的定时图表与表示以往例的图30的定时图表的不同之处在于不设置更新期间，该更新期间的部分具有能增大取得动画图象时的帧频率的优点。另外，在以往例中，统一更新全部的光电变换元件，所以有必要设置用于缓和更新时的暗电流成分引起的GND或电源等的变动的wait期间。在本实施形态中，因为以各行单位进行更新，一度更新的光电变换元件的数量相当少，所以没必要特别设置wait期间，只这部分就能增大动画的帧频率。
在上述的本实施形态的X射线摄像装置中，表示了X射线的照射为脉冲状的例子，但是也能进行连续(直流)的X射线的照射。下面，说明此时的实施例。
图16是表示在实施形态3的X射线摄像装置中连续(直流)照射X射线时的定时图表。
此时的光电变换期间是更新结束后到开始传输之前的期间。在实际的医疗用X射线摄像装置中，光电变换电路部由N行×M列的多个象素构成。例如，对第一行的光电变换元件，除了自己的光电变换元件的传输、更新、复位的从第二行到第N行的N-1行部分的读出期间变为实质上的光电变换期间。对其他行的光电变换元件也是同样，除了自己的光电变换元件的传输、更新、复位的N-1行部分的读出期间变为实质上的光电变换期间。
例如，对第100行的光电变换元件，从第101行到第N行的读出期间和下一帧的第一行到第99行的读出期间的合计即N-1行部分的读出期间变为实质上的光电变换期间。即当以直流照射X射线时，该光电变换期间跨2帧，但是光电变换期间都变为相同，所以不产生任何特异。
当连续(直流)照射X射线时，能省略图2所示的X射线照射期间或图4所示的光电变换期间，所以存在能进一步增大动画的帧频的优点。另外，与脉冲照射方法相比，能减弱X射线的强度，所以也有能减轻对X射线源的管球的负担。因为没必要把X射线的高压电源控制为脉冲状，所以也有减轻X射线源的负担的优点。
(实施形态4)
图17是表示本发明实施形态4的X射线摄像装置的一象素部分的等价电路图。在图12所示的实施形态3的等价电路图中，光电变换元件101的D电极以一定电压Vs偏置，而在本实施形态中，采用能通过开关SW-F切换电压Vs和电压Vref的结构。
本实施形态的特征在于：能选择从G电极一侧还是从D电极一侧提供用于进行光电变换元件101的更新动作的外加电压。例如取得一个静止图象时，选择从D电极一侧提供更新用偏压的方法，即用图28的定时图表工作，而当取得多个静止图象时，选择从G电极一侧提供更新用偏压的方法，即用图13或图16所示的定时图表工作。在本实施例中，在一个X射线摄像装置中，能实现以往的拍摄静止图象的模式(摄影模式或静止画面模式)、驱动动画图象的模式(透视模式或动画模式)等双方的摄影。
图18是实施形态4的X射线摄像装置的等价电路图。
在图18的等价电路图中，与图14的不同之处在于：能通过VSC控制信号把传感器的偏压线切换为电Vs和Vref。
图19是从实施形态4的X射线摄像装置的透视模式(动画模式)向摄影模式(静止画面模式)转移，进行摄影时的定时图表简图。
另外，图20是表示图18所示的X射线摄像装置的透视模式动作的定时图表。即在透视模式中，重复图19的定时动作。该期间中，摄影者为了求出用于拍摄静止图象的被拍摄体(患者)的位置或角度，监视患者的透视图象。一般来说，该期间中的X射线量照射得弱。摄影者如果对装置发出曝射要求信号(拍摄静止图象的意思信号)，就从透视模式向摄影模式转移。图22表示摄影模式的动作定时。另外，透视模式和摄影模式的流程并不如图19所示，摄影模式只局限于1次，可以按照拍摄的被拍摄体的摄影构图，可以按透视模式→摄影模式→透视模式→摄影模式…重复。
图21是图19的透视模式的定时图表，但是为表示与图20不同情况的例子的定时图表。与图20的不同点是不把X射线照射为脉冲状。据此，能同时进行读出期间和光电变换期间，所以有能增大透视模式的工作频率的优点。另外，不使X射线工作为脉冲状，所以有能减轻对X射线发生源的负载的优点。
当把本发明的X射线摄像装置应用于透视装置中时，在透视模式下，一边通过TFT从读出用电路部21的开关一侧进行更新，一边取得连续图象，通过透视结束定位，转移到静止画面摄影模式时，通过进行来在开关SW-F的更新，能取得高S/N比的静止图象。即一般来说，来自开关SW-F一侧的更新比来自TFT一侧的更新的更新效率高，S/N比也好。当S/N比差，也拍摄好的透视定位图象时，采用来自读出用电路部21的开关一侧的更新，当拍摄S/N比高、要求高图象质量的静止画面时，理应采用来自开关SW-F一侧的更新。
(实施形态5)
图23是表示本发明的放射线摄像装置向X射线诊断系统的应用例的概略图。
由X射线管6050产生的X射线6060对患者进行透射或被检查者6061的胸部6062，入射到放射线摄像装置(摄像传感器)6040。在入射的X射线中包含被检查者6061的身体内部的信息。与X射线的入射对应，用荧光体变换为可见光，再对它进行光电变换，取得电信号。对该电信号进行数字变换，通过图象处理器6070进行图象处理，用控制室的显示器6080观察。
另外，该图象信息能通过电路线6090等传输设备传输给远方，能在医生室等其他地方在下显示器6081上显示，或在光盘等保存设备中保存，远方的医生也能进行诊断。另外，该图象信息能通过胶片处理器6110记录在胶片上。
在以上的实施形态中，以X射线摄像系统为例进行了说明，但是也能应用于把α、β、γ射线等放射线变换为光，对该光进行光电变换的装置中。
本发明的光电变换元件阵列能在通常的检测可见光或红外光的摄像装置中使用。作为本发明中能使用的开关元件，希望使用通过氢化非晶硅等非单晶半导体形成沟道的薄膜晶体管，其形态并不局限于下栅极交错型，也可以是上栅极交错型，上栅极共面型。
根据所述实施形态的放射线摄像装置，通过按每一行对变换元件依次进行更新，能增大取得动画图象时的帧频率，所以能谋求动画摄影时的高速化。另外，与统一对全部变换元件进行更新时相比，能减小更新时的暗电流(过渡电流)，能抑制GND或电源线的电压变动，并且可以不设置用于缓和该电压变动的等待时间。
所述实施形态的其他特征在于：用非晶硅半导体形成变换元件和开关元件，所以能在同一衬底上，在相同步骤中，以非常简单的工艺形成变换元件和开关元件。因此，能提供成品率高、非常廉价的X射线摄像装置。另外，取得的动画图象作为光电变换的电信号取出，所以数字化是容易的。该数字信号在进行记录、显示，进行被检查者或被检查物的诊断时，与处理模拟信息时相比，在时间和成本方面都能以非常高的效率进行。而且，在将来的高龄化社会、IT社会中，能创造出比现在更高质量的医疗环境。

Claims (23)

1.一种放射线摄像装置，其特征在于：包括：
把包含使入射的放射线变换为电信号的变换元件和传输所述电信号的开关元件的象素配置成二维形状，具有把所述象素连接在行方向上的控制布线和通过所述开关元件读出来自所述变换元件的电信号的信号布线的变换电路部；
依次驱动所述多条控制布线的驱动用电路部；和
与所述多条信号布线连接，并按每一行读出来自所述变换元件的电信号的读出用电路部；
所述读出用电路部包含：对进行了读出的所述变换元件外加第一偏压，按每一行来进行更新的更新器件；和
使用至少一个复位开关对所述信号布线外加第二偏压，来进行复位的复位器件。
2.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述读出用电路部还包括：对读出到所述信号布线上的电信号进行放大的放大器件；暂时存储所放大的电信号的存储器件；和对所存储的电信号进行串行变换的串行变换器件。
3.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述读出用电路部在进行了所述读出之后，使所述开关元件导通，并且把所述复位开关切换到所述第一偏压一侧，据此来驱动所述更新器件，对所述变换元件按每一行进行更新，然后，通过把所述复位开关切换到所述第二偏压一侧，来驱动所述复位器件，对所述信号布线进行复位。
4.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述变换元件和所述开关元件包含非晶硅而形成。
5.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：
在同一衬底上通过同一步骤形成所述变换元件和所述开关元件。
6.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述变换元件包括：被作为下部电极形成在衬底上的第一金属薄膜层；形成在该第一金属薄膜层上，阻止电子和空穴通过的由非晶体氮化硅构成的绝缘层；形成在该绝缘层上的由氢化非晶硅构成的光电变换层；形成在该光电变换层上，阻止空穴注入的N型注入阻止层；和作为上部电极而形成在该注入阻止层上的透明导电层或形成在该注入阻止层的一部分上的第二金属薄膜层；
所述开关元件包括：与所述变换元件形成在同一衬底上，并且作为下部电极而形成在所述衬底上的第一金属薄膜层；形成在该第一金属薄膜层上的由非晶体氮化硅构成的栅绝缘层；形成在该栅绝缘层上的由氢化非晶硅构成的半导体层；形成在该半导体层上的N型欧姆性接触层；和作为源/漏电极而形成在该欧姆性接触层上的透明导电层或第二金属薄膜层；
在更新模式下，对所述变换元件，在把空穴从所述光电变换层向所述第二金属薄膜层引导的方向上提供电场；
在光电变换模式下，对所述变换元件，在使通过入射所述光电变换层的放射线而产生的空穴停留在该光电变换层中，把电子向所述第二金属薄膜层引导的方向上提供电场；
通过所述光电变换模式，把存储在所述光电变换层中的所述空穴或被引导到所述第二金属薄膜层上的所述电子作为光信号来检测。
7.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：所述变换元件包括：对所述放射线进行波长变换，将该放射线变换成可见光的波长变换体；将来自所述波长变换体的所述可见光变换成所述电信号的光电变换元件。
8.根据权利要求7所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述波长变换体以Gd2O2S、Gd2O3、CsI中的任意一种为主要成分。
9.根据权利要求1所述的放射线摄像装置，其特征在于：
还包括对所述变换元件外加偏压的偏压布线。
10.根据权利要求9所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述变换元件至少具有两个电极，在第一电极上连接着所述开关元件，在第二电极上连接着所述偏压布线；
在动画模式下，通过用所述读出用电路把所述复位开关切换到所述第一偏压，并且使所述开关元件导通，来进行所述光电变换元件的更新动作；
在静止画面模式下，通过用连接在所述偏压布线上的第二开关元件切换偏压，来进行所述变换元件的更新动作。
11.一种放射线摄像装置，其特征在于：包括：
把包含使入射的放射线变换为电信号的变换元件和传输所述电信号的第一开关元件的象素配置成二维形状，具有把所述象素连接在行方向上的控制布线和通过所述第一开关元件来读出来自所述变换元件的电信号的信号布线的变换电路部；
依次驱动所述多条控制布线的驱动用电路部；
与所述多条信号布线连接，按每一行读出来自所述变换元件的电信号的读出用电路部；
所述读出用电路部在初级部具备电流积分型的运算放大器；
在所述运算放大器的倒相端子和输出端子之间设置有：用于对通过所述第一开关元件从所述变换元件传输的电信号进行积分的电容元件；和用来使所述电容元件复位的第二开关元件；
而在所述运算放大器的非倒相端子上设置有：有选择地提供第一偏压和第二偏压等至少两个偏压的偏压供给器件；使用所述第一开关元件和所述第二开关元件对进行了读出的所述变换元件外加第一偏压，按每一行来进行更新的更新器件；和使用所述第二开关元件对所述电容元件外加第二偏压来进行复位的复位器件。
12.根据权利要求11所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述读出用电路部还包括：暂时储存通过所述电流积分型运算放大器从所述变换元件中读出的所述电信号的存储器件；和对所储存的电信号进行串行变换的串行变换器件。
13.根据权利要求11所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述读出用电路部在进行所述读出后，在使所述第一开关元件导通的同时，使所述第二开关元件导通，并且驱动所述偏压供给器件，来向所述运算放大器的非倒相端子提供所述第一偏压，据此，按每一行对所述变换元件进行更新，然后，在使所述第二开关元件导通的状态下，驱动所述偏压供给器件，来向所述非倒相端子提供所述第二偏压，据此，对所述电源元件进行复位。
14.根据权利要求11所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述变换元件和所述第一开关元件被形成为包含非晶硅。
15.根据权利要求11所述的放射线摄像装置，其特征在于：
在同一衬底上通过同一步骤形成有所述变换元件和所述第一开关元件。
16.根据权利要求11所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述变换元件包括：作为下部电极而形成在衬底上的第一金属薄膜层；形成在该第一金属薄膜层上，阻止电子和空穴通过的由非晶体氮化硅构成的绝缘层；形成在该绝缘层上的由氢化非晶硅构成的光电变换层；形成在该光电变换层上，阻止空穴注入的N型注入阻止层；和作为上部电极而形成在该注入阻止层上的透明导电层或形成在该注入阻止层的一部分上的第二金属薄膜层；
所述第一开关元件包括：与所述变换元件形成在同一衬底上，并且作为下部电极而形成在所述衬底上的第一金属薄膜层；形成在该第一金属薄膜层上的由非晶体氮化硅构成的栅绝缘层；形成在该栅绝缘层上的由氢化非晶硅构成的半导体层；形成在该半导体层上的N型欧姆性接触层；和作为源/漏电极而形成在该欧姆性接触层上的透明导电层或第二金属薄膜层；
在更新模式下，对所述变换元件，在把空穴从所述光电变换层引导到所述第二金属薄膜层的方向上提供电场；
在光电变换模式下，对所述变换元件，在使通过入射所述光电变换层的放射线而产生的空穴停留在该光电变换层中，把电子引导到所述第二金属薄膜层的方向上提供电场；
通过所述光电变换模式，把储存在所述光电变换层中的所述空穴或被引导到所述第二金属薄膜层的所述电子作为光信号来检测。
17.根据权利要求11所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述变换元件包括：对所述放射线进行波长变换，将该放射线变换成可见光的波长变换体；将来自所述波长变换体的所述可见光变换成所述电信号的光电变换元件。
18.根据权利要求17所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述波长变换体以Gd2O2S、Gd2O3、CsI中的任意一种为主要成分。
19.根据权利要求11所述的放射线摄像装置，其特征在于：
还包括对所述变换元件外加偏压的偏压布线。
20.根据权利要求19所述的放射线摄像装置，其特征在于：
所述变换元件至少具有两个电极，在第一电极上连接着所述第一开关元件，在第二电极上连接着所述偏压布线；
在动画模式下，通过使所述第一开关元件导通来进行所述变换元件的更新动作；
在静止画面模式下，通过切换连接在所述偏压布线上的偏压，来进行所述变换元件的更新动作。
21.一种放射线摄像系统，其特征在于：包括：
对被检查者或被检查物照射放射线的放射线源；
检测所述放射线的权利要求1所述的放射线摄像装置；
对从所述放射线摄像装置输出的电信号进行数字变换并进行图象处理的图象处理装置；和
显示由所述图象处理装置处理的图象的显示装置。
22.一种放射线摄像系统，其特征在于：包括：
对被检查者或被检查物照射放射线的放射线源；
检测所述放射线的权利要求11所述的放射线摄像装置；
对从所述放射线摄像装置输出的电信号进行数字变换并进行图象处理的图象处理装置；和
显示由所述图象处理装置处理的图象的显示装置。
23.一种放射线摄像装置的驱动方法，其特征在于：
该放射线摄像装置包括：把包含使入射的放射线变换为电信号的变换元件和传输所述电信号的开关元件的象素配置成二维形状，具有把所述象素连接在行方向上的控制布线和通过所述开关元件来读出来自所述变换元件的电信号的信号布线的变换电路部；依次驱动所述多条控制布线的驱动用电路部；与所述多条信号布线连接，按每一行读出来自所述变换元件的电信号的读出用电路部；
该驱动方法包含：
对用所述读出用电路部进行了读出的所述变换元件外加第一偏压，按每一行进行更新的更新处理；和
使用至少一个复位开关对所述信号布线外加第二偏压，来进行复位的复位处理。
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