УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДАННЫМИ УСТРОЙСТВОМ И СИСТЕМОЙ И ПРОГРАММА Российский патент 2012 года по МПК G03G15/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения, к системе формирования изображения, к способу управления данными устройством и системой и к программе. Более конкретно, настоящее изобретение относится к устройству формирования изображения с помощью излучения и к системе формирования изображения с помощью излучения, которые могут использоваться при фиксации неподвижных и движущихся изображений, таких как фотографии, и при записи фильмов, таких как рентгеноскопия, при медицинской диагностике, к способу управления данными устройством и системой и к программе.

Описание соотнесенного уровня техники

В последние годы устройства формирования изображения с помощью излучения, которые используют детекторы с плоской панелью (в дальнейшем сокращено как FPD), изготовленные из полупроводниковых материалов, стали практически использоваться в качестве устройств фиксации изображений, используемых в медицинской диагностике изображений и неразрушающих тестах с использованием рентгеновских лучей. Такие устройства формирования изображения с помощью излучения используются в качестве цифровых устройств формирования изображения для захвата неподвижных изображений, таких как фотографии, и для записи фильмов, таких как рентгеноскопия, например, при медицинской диагностике изображений.

Методики инициализации преобразующих элементов, которые включают в себя пиксели в FPD, с помощью использования переключающих элементов, отличающихся от переключающих элементов, предназначенных для вывода сигналов, обсуждаются в таком устройстве формирования изображения с помощью излучения, которое раскрыто в публикации патентной заявки США №2010/0046711.

В методике, раскрытой в публикации заявки на патент США №2010/0046711, компоненту изменения напряжения, вызванному появлением сигнала запуска, требуется время, зависящее от сопротивления линии запуска и емкости поперечного сечения до того, как компонент изменения напряжения установится в определенное значение. Кроме того, когда в качестве переключающего элемента вывода используется транзистор, имеющий управляющий контакт (затвор) и два основных контакта (исток и сток), компоненту изменения напряжения также требуется время, зависящее от сопротивления линии запуска и емкости между затвором и истоком (Cgs), прежде чем компонент изменения напряжения установится в определенное значение. Соответственно, необходимо ждать определенное время, пока компонент изменения напряжения установится в определенное значение, после того как закончена операция вывода, прежде чем операция выборки и хранения будет выполнена. Так как задержка на это определенное время происходит в каждой строке, необходимо ждать это определенное время 1000 раз, чтобы получить сигнал изображения, соответствующий одному изображению, например, из блока преобразования 1000 строк на 1000 столбцов. Однако в случае, когда необходимо сокращать время до вывода сигнала изображения, например при записи фильмов (рентгеноскопия), требуемую частоту кадров нельзя обеспечивать, если операцию выборки и хранения не выполняют в пределах времени, когда компонент изменения напряжения находится в установленном состоянии. Так как в указанном выше случае операцию выборки и хранения выполняют в пределах времени, когда компонент изменения напряжения устанавливается, электрический сигнал, который выводят и сохраняют, подвергается влиянию изменения напряжения, увеличивая количество шумового компонента, таким образом уменьшая отношение сигнал-шум (отношение С/Ш) сигнала изображения, зафиксированного устройством формирования изображения. Следовательно, трудно уменьшать время (время кадра), необходимое для считывания сигнала изображения, например, во время которого обеспечивают запись фильма с частотой кадров 30 кадров в секунду, не уменьшая отношение С/Ш.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает устройство формирования изображения, которое может получать сигнал изображения, имеющий превосходное отношение С/Ш, достигая желаемого времени кадра.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения устройство формирования изображения включает в себя блок преобразования, включающий в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который выполняет операцию вывода, находясь в проводящем состоянии, для вывода электрического сигнала, основываясь на электрическом заряде преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который выполняет операцию инициализации, находясь в проводящем состоянии, для инициализации преобразующего элемента, и который обеспечивают отдельно от переключающего элемента вывода; схему запуска вывода, которая управляет операцией построчного вывода; схему запуска инициализации, которая управляет операцией построчной инициализации; схему считывания, которая включает в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, и которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала, предназначенную для временного хранения электрического сигнала, считываемого через тракт передачи, и операцию сброса, предназначенную для сброса напряжения тракта передачи; и блок управления, который управляет схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания для выполнения завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после завершения операции сброса, начала операции выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, начала операции сброса и операции инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала и завершения операции сброса после завершения операции инициализации.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения способ управления устройством формирования изображения, которое включает в себя блок преобразования, который включает в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который выполняет операцию вывода, находясь в проводящем состоянии, для вывода электрического сигнала, основываясь на электрическом заряде преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который выполняет операцию инициализации, находясь в проводящем состоянии, для инициализации преобразующего элемента, и который обеспечивают отдельно от переключающего элемента вывода, и схему считывания, которая включает в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, и которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала, предназначенную для временного хранения электрического сигнала, считываемого через тракт передачи, и операцию сброса, предназначенную для сброса напряжения тракта передачи, которая включает в себя этапы завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после завершения операции сброса; начала операции выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки; начала операции сброса и операции инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала и завершения операции сброса после завершения операции инициализации.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения считываемый компьютером носитель записи включает в себя программу, которая побуждает компьютер управлять устройством формирования изображения, которое включает в себя блок преобразования, который включает в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который выполняет операцию вывода, находясь в проводящем состоянии, для вывода электрического сигнала, основываясь на электрическом заряде преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который выполняет операцию инициализации, находясь в проводящем состоянии, для инициализации преобразующего элемента, и который обеспечивают отдельно от переключающего элемента вывода, и схему считывания, которая включает в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, и которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала, предназначенную для временного хранения электрического сигнала, считываемого через тракт передачи, и операцию сброса, предназначенную для сброса напряжения тракта передачи. Программа побуждает компьютер выполнять этапы завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после завершения операции сброса; начала операции выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки; начала операции сброса и операции инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала; и завершения операции сброса после завершения операции инициализации.

Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения устройство формирования изображения включает в себя блок преобразования, включающий в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который включает в себя два электрода, и он преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который электрически подключают к одному электроду преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который электрически подключают к другому электроду преобразующего элемента и к переключающему элементу вывода; схему запуска вывода, электрически подключенную к управляющим контактам множества переключающих элементов вывода в каждой строке матрицы; схему запуска инициализации, электрически подключенную к управляющим контактам множества переключающих элементов инициализации в каждой строке матрицы; схему считывания, включающую в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, переключатель выборки сигнала, электрически подключенный к тракту передачи, и переключатель сброса, сбрасывающий напряжение тракта передачи; и блок управления, который управляет схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания для прекращения проводимости переключающих элементов вывода определенной строки и установки в проводящее состояние переключающих элементов вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после прекращения проводимости переключателя сброса, установки в проводящее состояние переключателя выборки сигнала после прекращения проводимости переключающих элементов вывода определенной строки и установки в проводящее состояние переключающих элементов вывода другой строки, установки в проводящее состояние переключателя сброса и установки в проводящее состояние переключающих элементов инициализации после прекращения проводимости переключателя выборки сигнала, и прекращения проводимости переключателя сброса после прекращения проводимости переключающих элементов инициализации.

Согласно настоящему изобретению можно обеспечивать устройство формирования изображения, которое может получать сигнал изображения, имеющий превосходное отношение С/Ш, обеспечивая необходимое время кадра.

Дополнительные особенности настоящего изобретения будут очевидны из последующего описания примерных вариантов осуществления в отношении прилагаемых чертежей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - примерная концептуальная блок-схема устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2A и 2B примерные концептуальные эквивалентные принципиальные схемы устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3A-3C показывают примеры структуры и операции одного пикселя согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 - временная диаграмма устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.5 - другая временная диаграмма устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - примерная концептуальная схема системы формирования изображения, которая использует устройство формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Варианты осуществления настоящего изобретения подробно описаны в отношении прилагаемых чертежей.

Фиг.1 - примерная концептуальная блок-схема устройства 100 формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство 100 формирования изображения включает в себя блок 101 преобразования, который включает в себя множество пикселей, каждый преобразовывает излучение или свет в аналоговый электрический сигнал, и схемы 102a и 102b запуска, которые запускают блок 101 преобразования. Пиксели упорядочивают в матрице. В настоящем варианте осуществления настоящего изобретения блок 101 преобразования включает в себя для удобства пиксели восемь строк на восемь столбцов, и эти пиксели делят на первую группу 101a пикселей и на вторую группу 101b пикселей, каждая включает в себя набор пикселей четырех столбцов. Сигнал пикселя, который является аналоговым электрическим сигналом, выводимым от каждого пикселя в первой группе 101a пикселей, считывают с помощью соответствующей первой схемы 103a считывания. Сигнал 113 пикселя, который является аналоговым электрическим сигналом, выводимым из первой схемы 103a считывания, преобразовывают в цифровые данные 114 с помощью соответствующего первого аналого-цифрового (А/Ц) преобразователя 104a. Точно так же аналоговый электрический сигнал, выводимый от каждого пикселя во второй группе 101b пикселей, считывают с помощью соответствующей второй схемы 103b считывания и преобразовывают в цифровые данные с помощью соответствующего второго А/Ц преобразователя 104b. Цифровые данные от каждого из первого А/Ц преобразователя 104a и второго А/Ц преобразователя 104b подвергают описанной ниже обработке сигналов, цифровой обработке мультиплексирования, коррекции смещения и т.д. в процессоре 105 цифровой обработки данных, и цифровые данные, являющиеся результатом обработки, выводят как цифровой сигнал 115 изображения. Блок 106 обработки сигналов включает в себя компонент 103 схемы считывания, включающий в себя первую схему 103a считывания и вторую схему 103b считывания, компонент 104 А/Ц преобразователя, включающий в себя первый А/Ц преобразователь 104a и второй А/Ц преобразователь 104b, и процессор 105 цифровой обработки данных. Устройство 100 формирования изображения также включает в себя блок 107 питания, применяющий напряжения смещения к компонентам в блоке 106 обработки сигналов. Блок 107 питания применяет эталонные напряжения Vref₁ и Vref₂ к компоненту 103 схемы считывания и применяет эталонное напряжение Vref₃ к компоненту 104 А/Ц преобразователя. Устройство 100 формирования изображения дополнительно включает в себя блок 108 управления, который управляет по меньшей мере одним из блока 106 обработки сигналов и блока 107 питания. Блок 108 управления доставляет управляющий сигнал 118 на блок 107 питания. Блок 108 управления доставляет управляющие сигналы 116, 117 и 120 к компоненту 103 схемы считывания. Блок 108 управления доставляет сигналы 119a и 119b управления запуском на схему 102a запуска и схему 102b запуска соответственно. Схема 102a запуска и схема 102b запуска доставляют управляющие сигналы 111a и 111b к блоку 101 преобразования на основе сигнала 119a управления запуском и сигнала 119b управления запуском соответственно.

Фиг.2A - примерная концептуальная схема устройства формирования изображения, которая включает в себя концептуальную эквивалентную принципиальную схему устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Одинаковые позиционные обозначения используются на фиг.2A для идентификации одинаковых компонентов, описанных выше в отношении фиг.1. Подробное описание компонентов, описанных со ссылкой на фиг.1, опущено в данной работе, чтобы избежать ненужного дублирования. Блок 101 преобразования включает в себя множество пикселей 201, упорядоченных в матрице. Пиксели 201 восемь на восемь, которые формируют матрицу восемь строк на восемь столбцов, упорядочивают на фиг.2A для удобства. Каждый из пикселей 201 включает в себя преобразующий элемент S, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода T, который выводит электрический сигнал, соответствующий электрическому заряду, и переключающий элемент инициализации R, который инициирует электрический заряд, накапливаемый в преобразующем элементе S. Фотоэлектрический преобразующий элемент со структурой металл - диэлектрик - полупроводник (MIS) или PIN, который располагают на изолирующей подложке, такой как стеклянная подложка, и который главным образом изготовлен из аморфного кремниевого материала, может использоваться в качестве преобразующего элемента S, который преобразовывает свет в электрический заряд. Непрямой преобразующий элемент, обеспечиваемый с помощью преобразователя длины волны на стороне падения излучения указанного выше фотоэлектрического преобразующего элемента, или прямой преобразующий элемент, непосредственно преобразующий излучение в электрический заряд, могут использоваться в качестве преобразующего элемента S, который преобразовывает излучение в электрический заряд. Преобразователь длины волны преобразовывает излучение в свет в пределах диапазона волн, который может быть обнаружен фотоэлектрическим преобразующим элементом. Транзистор, включающий в себя управляющий контакт и два основных контакта, может использоваться в качестве переключающего элемента вывода T и переключающего элемента инициализации R. Тонкопленочный транзистор (TFT) может использоваться в случае, когда каждый пиксель включает в себя фотоэлектрический преобразующий элемент на изолирующей подложке. Один электрод (первый электрод) преобразующего элемента S электрически подключают к одному из двух основных контактов переключающего элемента вывода T и к одному из двух основных контактов переключающего элемента инициализации R. Другой электрод (второй электрод) преобразующего элемента S электрически подключают к источнику питания смещения VS через общую линию смещения датчика VS. Другой контакт из двух основных контактов переключающего элемента инициализации R электрически подключают к источнику питания инициализации Vref через общую линию. Переключающий элемент инициализации R выполняет операцию инициализации, чтобы привести преобразующий элемент S близко к состоянию инициализации, и он не требуется, чтобы полностью инициализировать электрический заряд преобразующего элемента S. Источник питания инициализации Vref доставляет на первый электрод преобразующего элемента S напряжение для установки преобразующего элемента S в состояние, в котором операцию инициализации можно выполнять.

Управляющие контакты переключающих элементов вывода T множества пикселей в направлении строки, например переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈, обычно электрически подключают к линии запуска GT₁. Сигнал запуска для управления проводящим состоянием переключающих элементов вывода T доставляют от схемы 102a запуска вывода через линию запуска для каждой строки. Точно так же управляющие контакты переключающих элементов инициализации R множества пикселей в направлении строки, например переключающих элементов инициализации R₁₁-R₁₈, обычно электрически подключают к линии запуска GR₁. Сигнал запуска для управления проводящим состоянием переключающих элементов инициализации R доставляют от схемы 102b запуска инициализации через линию запуска для каждой строки.

Другой контакт из двух основных контактов каждого из переключающих элементов вывода T множества пикселей в направлении столбца, например переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈, электрически подключают к линии сигнала Sig₁ в первом столбце. В то время, когда переключающие элементы вывода T₁₁-T₁₈ находятся в проводящем состоянии, электрический сигнал, соответствующий электрическому заряду преобразующего элемента S, доставляют к компоненту 103 схемы считывания через линию сигнала. Электрические сигналы, выводимые из множества пикселей в блоке 101 преобразования, доставляют параллельно к компоненту 103 схемы считывания через множество линий сигнала Sig₁-Sig₈ в направлении столбца. Согласно настоящему варианту осуществления блок 101 преобразования делится на первую группу 101a пикселей и вторую группу 101b пикселей, каждая из которых имеет набор пикселей в четырех столбцах. Аналоговый электрический сигнал, выводимый из первой группы 101a пикселей, считывают параллельно с помощью соответствующей первой схемы 103a считывания в компоненте 103 схемы считывания, а аналоговый электрический сигнал, выводимый из второй группы 101b пикселей, считывают параллельно с помощью соответствующей второй схемы 103b считывания в компоненте 103 схемы считывания.

Первая схема 103a считывания включает в себя первый компонент 202a схемы усилителя, который усиливает электрические сигналы, выводимые параллельно из первой группы 101a пикселей, и первый компонент 203a схемы выборки и хранения, который временно хранит электрические сигналы от первого компонента 202a схемы усилителя. Вторая схема 103b считывания так же включает в себя второй компонент 202b схемы усилителя и второй компонент 203b схемы выборки и хранения. Кроме того, первая схема 103a считывания включает в себя первый мультиплексор 204a, который последовательно выводит электрические сигналы, считываемые параллельно от первого компонента 203a схемы выборки и хранения, как последовательный сигнал изображения, и вторая схема 103b считывания включает в себя второй мультиплексор 204b, который последовательно выводит электрические сигналы, считываемые параллельно из второго компонента 203b схемы выборки и хранения, как последовательный сигнал изображения. Кроме того, первая схема 103a считывания и вторая схема 103b считывания включают в себя первый дифференциальный усилитель 205a и второй дифференциальный усилитель 205b соответственно, которые являются выходными буферами, которые выполняют преобразование полного сопротивления в сигналы изображения для вывода сигналов изображения, подвергнутых преобразованию полного сопротивления. Электрические сигналы от пикселей доставляют к первому дифференциальному усилителю 205a или второму дифференциальному усилителю 205b через буфер сигнала SFS. Шумовые составляющие доставляют к первому дифференциальному усилителю 205a или второму дифференциальному усилителю 205b через буфер шума SFN. Электрические сигналы и шумовые составляющие от пикселей, которые доставляют к первому дифференциальному усилителю 205a, подвергают вычитанию и электрические сигналы и шумовые составляющие, подвергнутые вычитанию, доставляют к первому А/Ц преобразователю 104a. Точно так же электрические сигналы и шумовые составляющие от пикселей, которые доставляют к второму дифференциальному усилителю 205b, подвергают вычитанию и электрические сигналы и шумовые составляющие, подвергнутые вычитанию, доставляют к второму А/Ц преобразователю 104b. Эталонное напряжение Vref₃ доставляют от блока 107 питания на первый А/Ц преобразователь 104a и второй А/Ц преобразователь 104b. Эталонное напряжение Vref₂ доставляют от блока 107 питания к затвору буфера сигнала SFS каждой из первой схемы 103a считывания и второй схемы 103b считывания через переключатель сброса SRS в определенное время. Эталонное напряжение Vref₂ доставляют от блока 107 питания к затвору буфера шума SFN каждой из первой схемы 103a считывания и второй схемы 103b считывания через переключатель сброса SRN в определенное время. Другими словами, переключатель сброса SR сбрасывает вход в дифференциальный усилитель в определенное время в ответ на эталонное напряжение Vref₂, доставляемое к затвору буфера SF в определенное время.

Блок 108 управления доставляет управляющий сигнал 116 к первому компоненту 202a схемы усилителя и второму компоненту 202b схемы усилителя. Блок 108 управления доставляет управляющий сигнал 117a к переключателям сброса SRS и SRN и доставляет управляющий сигнал 117b первому мультиплексору 204a и второму мультиплексору 204b. Блок 108 управления доставляет управляющие сигналы 120s, 120n и 120oe к первому компоненту 203a схемы выборки и хранения и второму компоненту 203b схемы выборки и хранения. Блок 108 управления доставляет управляющий сигнал 129 на первый А/Ц преобразователь 104a и второй А/Ц преобразователь 104b и доставляет управляющий сигнал 130 к процессору 105 цифровой обработки данных.

Фиг.2В - примерная эквивалентная диаграмма схемы, подробно описывающая первую схему 103a считывания. Первый компонент 202a схемы усилителя включает в себя схему усилителя, включающую в себя операционный усилитель A, который усиливает электрические сигналы (сигналы пикселей), считываемые из пикселей, и выводит усиленные электрические сигналы (сигналы пикселей), накапливающий конденсатор Cf и переключатель сброса RC, который сбрасывает накапливающий конденсатор Cf для каждой линии сигнала. Электрический сигнал, который выводят, доставляют к входному инвертирующему контакту операционного усилителя A и усиленный электрический сигнал выводят от его выходного контакта. Эталонное напряжение Vref₁ доставляют от блока 107 питания на входной неинвертирующий контакт операционного усилителя A. Накапливающий конденсатор Cf размещают между входным инвертирующим контактом и выходным контактом операционного усилителя A и переключатель сброса RC подключают параллельно с накапливающим конденсатором Cf. Первый компонент 203a схемы выборки и хранения включает в себя схему выборки и хранения сигнала нечетной строки, схему выборки и хранения сигнала четной строки, схему выборки и хранения шума нечетной строки и схему выборки и хранения шума четной строки для каждой схемы усилителя. Схема выборки и хранения сигнала нечетной строки включает в себя переключатель выборки SHOS, который выбирает электрические сигналы от пикселей нечетной строки, и конденсатор выборки Chos, который хранит сигналы пикселей нечетных строк. Схема выборки и хранения сигнала четной строки включает в себя переключатель выборки SHES, который выбирает электрические сигналы от пикселей четной строки, и конденсатор выборки Ches, который хранит сигналы пикселей четной строки. Схема выборки и хранения шума нечетной строки включает в себя переключатель выборки SHON, который выбирает шумовые составляющие в тракте передачи, таком как операционный усилитель, перед выборкой сигналов пикселей нечетных строк, и конденсатор выборки Chon, который хранит шумовые сигналы. Схема выборки и хранения шума четной строки включает в себя переключатель выборки SHEN, который выбирает шумовые составляющие в тракте передачи, таком как операционный усилитель, перед выборкой сигналов пикселей четной строки, и конденсатор выборки Chen, который хранит шумовые сигналы. Первый мультиплексор 204a включает в себя переключатель MSOS, соответствующий схеме выборки и хранения сигнала нечетной строки, переключатель MSES, соответствующий схеме выборки и хранения сигнала четной строки, переключатель MSON, соответствующий схеме выборки и хранения шума нечетной строки, и переключатель MSEN, соответствующий схеме выборки и хранения шума четной строки для каждой схемы усилителя. Последовательный выбор переключателей побуждает выполнение операции преобразования параллельных сигналов пикселей и параллельных сигналов шумовых составляющих в последовательные сигналы. Последовательные сигналы, являющиеся результатом преобразования, доставляют к первому А/Ц преобразователю 104a через первый дифференциальный усилитель 205a и последовательно преобразовывают в цифровые данные в первом А/Ц преобразователе 104a.

Далее будут описаны структура и работа одного пикселя, включающего в себя преобразующий элемент S, переключающий элемент вывода T и переключающий элемент инициализации R, в блоке 101 преобразования. В настоящем варианте осуществления фотоэлектрический преобразующий элемент MIS используется в качестве преобразующего элемента S, и операцию инициализации можно выполнять, чтобы разрешить операцию преобразования. Фиг.3A - примерное представление поперечного сечения одного пикселя. Каждый из переключающего элемента вывода T и переключающего элемента инициализации R имеет структуру TFT, в которой слой 302 электрода затвора (управляющего контакта), изолирующий слой 303, полупроводниковый слой 304, примесный полупроводниковый слой 305, слой 306 электрода стока и слой 307 электрода истока наносят на изолирующую подложку 301, изготовленную из стекла или аналогичного материала. Каждый из переключающего элемента вывода T и переключающего элемента инициализации R покрыты межслойным изолирующим слоем 308, изготовленным из органической смолы. Преобразующий элемент S располагают над переключающим элементом вывода T и переключающим элементом инициализации R, причем межслойный изолирующий слой 308 находится между ними. Преобразующий элемент S имеет структуру, в которой слой 310 первого электрода, изолирующий слой 311, беспримесный полупроводниковый слой 312, примесный полупроводниковый слой 313 и слой 314 второго электрода наносят слоями. Изолирующие слои 303 и 311 можно формировать, например, из пленки аморфного нитрида кремния. Полупроводниковый слой 304 и беспримесный полупроводниковый слой 312 можно формировать, например, из слоя аморфного кремния. Примесные полупроводниковые слои 305 и 313 можно формировать, например, из слоя аморфного n-кремния. Слой 310 первого электрода преобразующего элемента S, слой 306 электрода истока переключающего элемента вывода T и слой 306 электрода стока переключающего элемента инициализации R подключают, например, через проводящий участок 309. Преобразующий элемент S, переключающий элемент вывода T и переключающий элемент инициализации R полностью покрывают защитным слоем 315, например, сформированным из пленки аморфного нитрида кремния или изготовленным из органической смолы. Преобразователь 316 длины волны, изготовленный из йодида цезия (CsI), обеспечивают над защитным слоем 315.

Работа одного пикселя, показанного на фиг.3A, будет теперь описана в отношении схематической эквивалентной принципиальной схемы одного пикселя на фиг.3В и временной диаграммы каждого пикселя на фиг.3C.

Обращаясь к фиг.3В, слой 314 второго электрода преобразующего элемента S подключают к источнику питания смещения Vs. Источник питания смещения Vs доставляет напряжение к слою 314 второго электрода преобразующего элемента S для установки преобразующего элемента S в состояние, в котором можно выполнять операцию преобразования. Источник питания инициализации Vref подключают к истоку 307b переключающего элемента инициализации R. Источник питания инициализации доставляет напряжение Vref к слою 310 первого электрода преобразующего элемента S для удаления носителей заряда, или электронов, или «дырок», накопленных в элементе преобразования S, от беспримесного полупроводникового слоя 312 преобразующего элемента S. Исток 307a переключающего элемента вывода T подключают к входу схемы 320 усилителя, имеющего функцию сброса. Схема 320 усилителя соответствует схеме усилителя, описанной выше в отношении фиг.28. Затвор 302a переключающего элемента вывода T подключают к схеме 102a запуска вывода, которая управляет переключающим элементом вывода T. Затвор 302b переключающего элемента инициализации R подключают к схеме 102b запуска инициализации, которая управляет переключающим элементом инициализации R.

Один пиксель работает с распределением времени, показанным на фиг.3C. Преобразующий элемент S одного пикселя в настоящем варианте осуществления характеризуется выполнением двух операций: операции преобразования и операции инициализации. Сначала будет описана операция преобразования. Как показано в период a на фиг.3C, напряжение слоя 314 второго электрода преобразующего элемента S устанавливают в «Vs». Напряжение слоя 310 первого электрода устанавливают в эталонное напряжение схемы 320 усилителя. В данном случае «Vs» - положительное напряжение выше эталонного напряжения схемы 320 усилителя. Переключающий элемент вывода T и переключающий элемент инициализации R находятся в непроводящем состоянии. При падении света или рентгеновских лучей на преобразующий элемент S в этом состоянии электрический заряд, возникающий в беспримесном полупроводниковом слое 312, направляют с помощью электрического поля на каждый электрод. В частности, электроны движутся в сторону слоя 314 второго электрода, а «дырки» движутся в сторону слоя 310 первого электрода, накапливаясь на границе раздела между беспримесным полупроводниковым слоем 312 и изолирующим слоем 311. Напряжение слоя 310 первого электрода увеличивается из-за «дырок», накопленных на пограничной поверхности изолирующего слоя 311. Увеличивающееся напряжение доставляют к схеме 320 усилителя, устанавливая переключающий элемент вывода T в проводящее состояние, как показано в период b на фиг.3C. Напротив, при падении большего количества света или рентгеновских лучей на преобразующий элемент S в операции преобразования электрическое поле, применяемое к беспримесному полупроводниковому слою 312, уменьшается из-за накопленных «дырок». В результате электрические заряды, возникающие в беспримесном полупроводниковом слое 312, воссоединяются и не выводятся к каждому электроду. Другими словами, операцию преобразования запрещают. Выполнение описанной ниже операции инициализации в этом состоянии вызывает повторное применение электрического поля к беспримесному полупроводниковому слою 312 для разрешения выполнения операции преобразования.

Далее будет описана операция инициализации. В период c на фиг.3C переключающий элемент вывода T и переключающий элемент инициализации R находятся в проводящем состоянии, и переключатель сброса RC схемы усилителя 320 находится в проводящем состоянии для сброса тракта передачи. Соответственно, когда переключающий элемент вывода T имеет в открытом состоянии то же самое сопротивление, как сопротивление переключающего элемента инициализации R, поверхность слоя 310 первого электрода преобразующего элемента S устанавливают в напряжение, которое находится между «Vref» и эталонным напряжением схемы усилителя. В данном случае «Vref» - положительное напряжение, которое выше эталонного напряжения схемы усилителя 320 и ниже «Vs». Положительное напряжение в этой операции инициализации применяют к слою 310 первого электрода по сравнению со слоем 310 первого электрода в операции преобразования. Соответственно, по меньшей мере часть «дырок», накопленных в операции преобразования на границе раздела между беспримесным полупроводниковым слоем 312 и изолирующим слоем 311, приходит на поверхность слоя 314 второго электрода и исчезает из-за ввода электронов от слоя 314 второго электрода. Затем, как показано в период d на фиг.3C, переключающий элемент инициализации R устанавливают в непроводящее состояние, в то время как сохраняют проводящее состояние переключающего элемента вывода T и переключателя сброса RC, и восстановление напряжения слоя 310 первого электрода в эталонное напряжение схемы усилителя позволяет выполнять операцию преобразования. Преобразующий элемент S может повторять операцию преобразования и операцию инициализации, показанные в периоды от a до d на фиг.3C, для непрерывного выполнения данной операции.

Пример работы устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения будет теперь описан в отношении фиг.2 и фиг.4. Фиг.4 - временная диаграмма, показывающая операцию фиксации изображения устройства формирования изображения согласно настоящему варианту осуществления. Устройство 100 формирования изображения выполняет операцию вывода пикселей построчно в настоящем варианте осуществления.

При освещении блока 101 преобразования излучением или светом электрический заряд, соответствующий излучению или свету, которым освещают блок 101 преобразования, создают в каждом элементе преобразования S. Сначала устройство 100 формирования изображения начинает описанную ниже операцию сброса. Накапливающий конденсатор Cf сбрасывают с помощью переключателя сброса RC, к которому применяют управляющий сигнал 116 от блока 108 управления, предназначенный для сброса схемы усилителя, которая является трактом передачи. Переключатель сброса RC устанавливают в непроводящее состояние для завершения операции сброса. Операция сброса - операция, в которой сохраняют проводящее состояние переключателя сброса и которая восстанавливает напряжение тракта передачи в предопределенное значение инициализации.

Затем устройство 100 формирования изображения начинает описанную ниже операцию выборки и хранения шумовой составляющей. Управляющий сигнал 120n и управляющий сигнал 120oe доставляют от блока 108 управления к компонентам схемы выборки и хранения. Доставка управляющих сигналов 120n и 120oe устанавливает переключатель выборки SHON в схеме выборки и хранения шума нечетной строки в проводящее состояние, и шумовую составляющую в схеме сброса усилителя перемещают от схемы усилителя в конденсатор выборки Chon. Переключатель выборки SHON устанавливают в непроводящее состояние и шумовую составляющую хранят в конденсаторе выборки Chon. Переключатель выборки SHON устанавливают в непроводящее состояние для завершения операции выборки и хранения шумовой составляющей. Операция выборки и хранения шумовой составляющей является операцией сохранения проводящего состояния переключателя выборки в каждой из схем выборки и хранения шума.

После операции сброса устройство 100 формирования изображения начинает описанную ниже операцию вывода первой строки. Начало операции вывода первой строки определяют с помощью увеличения сигнала управления, доставляемого от схемы 102a запуска вывода к линии запуска GT₁ в первой строке, и установки в проводящее состояние переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈ в первой строке. В результате аналоговые электрические сигналы (сигналы пикселей), основанные на электрическом заряде, возникающем в элементах преобразования S₁₁-S₁₄ в первой строке, доставляют параллельно от пикселей на первую схему 103a считывания через линии сигнала Sig₁-Sig₄. Кроме того, аналоговые электрические сигналы (сигналы пикселей), основанные на электрическом заряде, возникающем в элементах преобразования S₁₅-S₁₈ в первой строке, доставляют параллельно от пикселей на вторую схему 103b считывания через линии сигнала Sig₅ - Sig₈. Операция вывода - операция сохранения проводящего состояния переключающего элемента вывода T в вариантах осуществления настоящего изобретения.

Затем устройство 100 формирования изображения начинает операцию выборки и хранения сигнала, которая описана ниже. После доставки управляющих сигналов 120s и 120oe от блока 108 управления к компонентам схемы выборки и хранения, переключатель выборки SHOS в схеме выборки и хранения сигнала нечетной строки устанавливают в проводящее состояние. В результате считывания сигналы пикселей в первой строке перемещают к конденсатору выборки Chos через схему усилителя. Здесь шумовые составляющие от схемы усилителя добавляют к сигналам пикселей. Переключатель выборки SHOS устанавливают в непроводящее состояние и сигналы пикселей, к которым добавлены шумовые составляющие, хранят в конденсаторе выборки Chos. Во время операции выборки и хранения сигнала проводящее состояние переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈ в первой строке сохраняют для продолжения операции вывода. Когда переключатель выборки SHOS устанавливают в непроводящее состояние, операцию выборки и хранения сигнала завершают. Данная операция с сигналом является операцией сохранения проводящего состояния переключателей выборки в схемах выборки и хранения сигнала.

Затем устройство 100 формирования изображения начинает описанную ниже операцию обработки сигналов. Управляющий сигнал 117a доставляют от блока 108 управления к переключателям сброса SRS и SRN. В результате переключатели сброса SRS и SRN устанавливают в проводящее состояние и эталонное напряжение Vref₂ доставляют к схеме каждого из буферов SFS и SFN для сброса входов буферов SFS и SFN. Затем переключатели сброса SRS и SRN устанавливают в непроводящее состояние и управляющий сигнал 117b доставляют от блока 108 управления на каждый мультиплексор. В ответ на доставку управляющего сигнала 117b переключатель MSOS1 и переключатель MSON1 в первом мультиплексоре 204a устанавливают в проводящее состояние. В результате сигналы пикселей от пикселей в первом столбце, к которым добавлены шумовые составляющие, доставляют к первому дифференциальному усилителю 205a через буфер сигнала SFS, а шумовые составляющие доставляют к первому дифференциальному усилителю 205a через шумовой буфер SFN. Кроме того, переключатель MSOS5 и переключатель MSON5 во втором мультиплексоре 204b одновременно устанавливают в проводящее состояние. В результате сигналы пикселей от пикселей в пятом столбце, к которому добавлены шумовые составляющие, доставляют к второму дифференциальному усилителю 205b через буфер сигнала SFS, а шумовые составляющие доставляют к второму дифференциальному усилителю 205b через шумовой буфер SFN. Сигналы пикселей, к которым добавлены шумовые составляющие, и шумовые составляющие подвергают дифференциальной обработке в каждом дифференциальном усилителе. Сигналы пикселей, подвергнутые дифференциальной обработке, усиливают и выводят из дифференциального усилителя. Это устраняет шумовые составляющие в каждой схеме усилителя из выходного сигнала схемы усилителя. Первый А/Ц преобразователь 104a и второй А/Ц преобразователь 104b преобразовывают каждый выводимый сигнал пикселя в цифровые данные S(1, 1) и цифровые данные S(1, 5) соответственно и обеспечивают эти цифровые данные к процессору 105 цифровой обработки данных. Затем буфер входного сигнала SFS и буфер шума SFN снова сбрасывают, операцию вывода данных пикселей затем выполняют для пикселей во втором столбце и шестом столбце и цифровые данные S(1, 2) и цифровые данные S(1, 6) доставляют в первый А/Ц преобразователь 104a и второй А/Ц преобразователь 104b соответственно к процессору 105 цифровой обработки данных. Точно так же последовательно выполняют операцию сброса, операцию вывода данных пикселей от пикселей в третьем столбце и седьмом столбце, операцию сброса и операцию вывода данных пикселей от пикселей в четвертом столбце и восьмом столбце. В результате цифровые данные S(1, 3) и цифровые данные S(1, 7), цифровые данные S(1, 4) и цифровые данные S(1,8) соответственно доставляют к процессору 105 цифровой обработки данных. Затем операцию обработки сигналов завершают. Эту операцию обработки сигналов выполняют между началом операции сброса, выполняемой во время операции вывода определенной строки, и началом операции сброса, выполняемой во время операции вывода строки, следующей за определенной строкой. Другими словами, операцию обработки сигналов для пикселей в определенной строке выполняют параллельно во времени с операцией вывода пикселей, которые выводят последовательно в определенной строке.

Далее будет описана операция инициализации первой строки. Операцию инициализации выполняют в блоке 101 преобразования параллельно с операцией обработки сигналов в компоненте 103 схемы считывания. Переключающие элементы вывода T₁₁-T₁₈ сохраняют проводящее состояние также после вывода сигналов пикселей. Управляющий сигнал 116 доставляют от блока 108 управления в этом состоянии для начала операции сброса, и линии сигнала Sig₁-Sig₈, и первые электроды преобразующих элементов S₁₁-S₁₈ в первой строке устанавливают в «Vref₁» с помощью переключателя сброса RC. Переключающие элементы инициализации R₁₁-R₁₈ устанавливают в проводящее состояние в этом состоянии для начала операции инициализации. В результате напряжение первого электрода каждого из преобразующих элементов S₁₁-S₁₈ увеличивают для операции инициализации. В данном случае напряжение второго электрода каждого из преобразующих элементов S₁₁-S₁₈ определяют с помощью уравнения (1):

где «TRon» обозначает сопротивление в открытом состоянии каждого из переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈, а «RRon» обозначает сопротивление в открытом состоянии каждого из переключающих элементов инициализации R₁₁-R₁₈. Затем переключающие элементы инициализации R₁₁-R₁₈ устанавливают в непроводящее состояние для завершения операции инициализации. Напряжение второго электрода каждого из преобразующих элементов S₁₁-S₁₈ восстанавливают в «Vref₁», и устройство 100 формирования изображения готово к фотоэлектрическому преобразованию. Также после завершения операции инициализации проводящее состояние переключателя сброса RC в компоненте 103 схемы считывания сохраняют для сброса накапливающего конденсатора Cf и линий сигнала Sig₁-Sig₈.

Затем управляющий сигнал 116 доставляют от блока 108 управления к компонентам 202 схемы усилителя для установки переключателя сброса RC в непроводящее состояние и операцию сброса завершают. Также во время операции инициализации и операции сброса проводящее состояние переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈ в первой строке сохраняют для продолжения операции вывода.

Затем устройство 100 формирования изображения снова начинает операцию выборки и хранения шумовой составляющей. Управляющие сигналы 120n и 120oe доставляют от блока 108 управления к компонентам схемы выборки и хранения. В результате переключатель выборки SHEN в схеме выборки и хранения шума четной строки устанавливают в проводящее состояние и шумовые составляющие в схеме усилителя сброса перемещают от схемы усилителя к конденсатору выборки Chen. Переключатель выборки SHEN устанавливают в непроводящее состояние для завершения операции выборки и хранения шумовой составляющей и шумовые составляющие хранят в конденсаторе выборки Chen. Также во время операции выборки и хранения шумовой составляющей проводящее состояние переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈ в первой строке сохраняют для продолжения операции вывода.

После завершения операции выборки и хранения шумовой составляющей «включающий» импульс, который применяют от схемы 102a запуска вывода к линии запуска GT₁ в первой строке, увеличивается для применения напряжения непроводящего состояния, таким образом устанавливая переключающие элементы вывода T₁₁-T₁₈ в первой строке в непроводящее состояние. Затем операцию вывода первой строки завершают.

Затем устройство 100 формирования изображения выполняет описанную ниже операцию вывода второй строки. После завершения операции вывода первой строки «включающий» импульс применяют от схемы 102a запуска вывода к линии запуска GT₂ во второй строке для установки переключающих элементов вывода T₂₁-T₂₈ во второй строке в проводящее состояние. В результате начинают операцию вывода второй строки и сигналы пикселей, основанные на электрическом заряде, возникающем в элементах преобразования S₂₁-S₂₄ во второй строке, передают от пикселей параллельно на первую схему 103a считывания через линии сигнала Sig₁-Sig₄. Кроме того, сигналы пикселей, основанные на электрическом заряде, возникающем в элементах преобразования S₂₅-S₂₈ во второй строке, передают от пикселей параллельно на вторую схему 103b считывания через линии сигнала Sig₅-Sig₈. Затем управляющие сигналы 120s и 120oe доставляют от блока 108 управления к компонентам схемы выборки и хранения для выполнения операции выборки и хранения второй строки. В результате переключатели выборки SHES в схеме выборки и хранения сигнала четной строки устанавливают в проводящее состояние и сигналы считываемых пикселей перемещают к конденсатору выборки Ches через схему усилителя. В это время шумовые составляющие в схеме усилителя добавляют к сигналам пикселей. Затем переключатель выборки SHES устанавливают в непроводящее состояние и сигналы пикселей, к которым добавлены шумовые составляющие, хранят в конденсаторе выборки Ches.

Операцию обработки сигналов, операцию инициализации, операцию сброса и завершение операции вывода второй строки выполняют, как в первой строке. Точно так же в строках с третьей по восьмую начало операции вывода, операции выборки и хранения, операции инициализации, операции сброса и завершение операции вывода повторяют построчно для вывода сигналов пикселей, соответствующих всем пикселям в блоке 101 преобразования.

Настоящий вариант осуществления получают в итоге следующим образом: после завершения операции сброса завершают операцию вывода определенной строки и начинают операцию вывода другой строки, следующей за определенной строкой. Альтернативно, операцию выборки и хранения шумовой составляющей начинают после завершения операции сброса и завершения операции вывода определенной строки и операцию вывода другой строки, следующей за определенной строкой, начинают после завершения операции выборки и хранения шумовой составляющей. Затем операцию выборки и хранения сигнала начинают после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, операцию сброса и операцию инициализации начинают после завершения операции выборки и хранения сигнала и операцию сброса завершают после завершения операции инициализации. Блок 108 управления управляет схемой 102a запуска вывода, схемой 102b запуска инициализации и компонентом 103 схемы считывания так, чтобы выполнялись указанные выше операции. В частности, после прекращения проводимости переключателя сброса RC проводимость переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈ в определенной строке прекращают и устанавливают в проводящее состояние переключающие элементы вывода T₂₁-T₂₈ в другой строке. Альтернативно, проводимость переключателя выборки шума SHN устанавливают после прекращения проводимости переключателя сброса RC и проводимость переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈ прекращают, а проводимость переключающих элементов вывода T₂₁-T₂₈ устанавливают после прекращения проводимости переключателя выборки шума SHN. Затем проводимость переключателя выборки сигнала SHS устанавливают после прекращения проводимости переключающих элементов вывода T₁₁-T₁₈ и установки в проводящее состояние переключающих элементов вывода T₂₁-T₂₈. Проводимость переключателя сброса RC и проводимость переключающих элементов инициализации R₂₁-R₂₈ устанавливают после прекращения проводимости переключателя выборки сигнала SHS, а проводимость переключателя сброса RC прекращают после прекращения проводимости переключающих элементов инициализации R₂₁-R₂₈. Завершение операции вывода определенной строки можно выполнять одновременно с началом операции вывода другой строки, следующей за определенной строкой.

Далее будет описан электрический сигнал, который считывают согласно варианту осуществления настоящего изобретения, рассматривая в качестве примера электрический сигнал, считываемый из пикселя во второй строке.

Сначала выполняют операцию сброса для сброса линий сигнала Sig₁-Sig₈, которые являются трактом передачи, и накапливающего конденсатора Cf. Затем операция вывода первой строки завершается. Выходное напряжение V1n от операционного усилителя при завершении операции вывода первой строки выражают уравнением (2):

V1n=V_REF1+(Qgs1n/Cf1), (2)

где «Cf1» обозначает емкость накапливающего конденсатора, «V_REF1» обозначает значение эталонного напряжения Vref₁, доставляемого к операционному усилителю A, и «Qgs1n» обозначает электрический заряд, вводимый через паразитную емкость, возникающую в первой строке.

Затем электрический сигнал, основанный на электрическом заряде Q2n, преобразованном в каждом пикселе во второй строке, считывают в операции вывода и выводят из операционного усилителя для подготовки к операции выборки и хранения. Выходное напряжение V1n от операционного усилителя перед операцией выборки и хранения второй строки выражают уравнением (3):

V1n=V_REF1+(Qgs1n/Cf1)-(Q2n/Cf1)-(Qgs2n/Cf1), (3)

где «Qgs2n» обозначает электрический заряд, вводимый через паразитную емкость, возникающую во второй строке.

Электрический заряд Qgs1n, вводимый при завершении операции вывода первой строки, выражают уравнением (4):

Qgs1n=(Vgon-Vgoff)/Cgs1n, (4)

где «Vgon» обозначает напряжение сигнала запуска в высоком состоянии, «Vgoff» обозначает напряжение сигнала запуска в низком состоянии, а «Cgs1n» обозначает паразитную емкость, возникающую в первой строке.

Электрический заряд Qgs2n, вводимый в начале операции вывода второй строки, выражают уравнением (5):

Qgs2n=(Vgon-Vgoff)/Cgs2n, (5)

где «Cgs2n» обозначает паразитную емкость, возникающую во второй строке.

Поскольку паразитная емкость Cgs1n, возникающая в первой строке, является близкой к паразитной емкости Cgs2n, возникающей во второй строке в блоке 101 преобразования, блок 101 преобразования подготавливают так, чтобы у паразитной емкости Cgs1 было приблизительно то же самое значение, как значение паразитной емкости Cgs2n. Соответственно, уравнение (6) выражают следующим образом:

Cgs1n=Cgs2n, Qgs1n=Qgs2n, (6)

Согласно уравнениям (4)-(6) выходное напряжение V1n операционного усилителя перед операцией выборки и хранения второй строки, выраженной уравнением (3), выражают уравнением (7):

V1n=V_REF1-(Q2n/Cf1), (7)

Как описано выше, согласно настоящему варианту осуществления операцию вывода определенной строки завершают, а операцию вывода другой строки начинают после операции сброса и операцию выборки и хранения выполняют после начала операции вывода. Соответственно, в результате увеличения и уменьшения сигнала управления происходит компенсация составляющих изменения напряжения, и составляющие изменения напряжения не влияют на электрический сигнал, который выводят и сохраняют. Согласно настоящему варианту осуществления можно выполнять операцию выборки и хранения и операцию сброса прежде чем операция вывода будет закончена после того, как операция вывода была начата. Соответственно, не требуется ждать определенное время, пока составляющая изменения напряжения в линии сигнала установится в определенное напряжение после того, как операция вывода закончена, прежде чем операция выборки и хранения будет выполнена, в отличие от публикации патентной заявки США №2010/0046711. Следовательно, согласно настоящему варианту осуществления можно уменьшать время кадра, не уменьшая отношение С/Ш сигнала изображения.

Кроме того, согласно настоящему варианту осуществления переключающий элемент вывода T сохраняет проводящее состояние также во время операции инициализации после начала операции вывода. Как описано выше, переключающий элемент вывода T имеет паразитную емкость, и преобразующий элемент S функционирует, как элемент емкости Cs. Соответственно, линия запуска GT₁ имеет емкостную связь с линией смещения датчика VS, потому что паразитная емкость переключающего элемента вывода T подключена последовательно с емкостью Cs преобразующего элемента S. Следовательно, при применении «включающего» импульса к линии запуска GT₁ для управления проводящим состоянием и непроводящим состоянием переключающего элемента вывода T электрический ток пропорционально емкости соединения течет через линию смещения датчика VS, который имеет емкостную связь с линией запуска GT₁. Поскольку линия смещения датчика VS обычно используется во всем блоке 101 преобразования, линия смещения датчика VS имеет высокую емкость Cvs. Например, когда емкость 0,1 пФ на один пиксель связана с линией смещения датчика VS и блок преобразования включает в себя количество пикселей 3000 на 3000 = 9000 000, емкость Cvs всей линии смещения датчика VS равна 0,9 мкФ. Кроме того, линия смещения датчика VS ведет в блок преобразования от внешней печатной платы, такой как гибкая печатная плата. Полное сопротивление линии смещения датчика VS, включающее в себя сопротивление проводов и сопротивление соединения с помощью гибкой печатной платы и сопротивление тракта в блоке преобразования, обозначают входным сопротивлением Rin. Входное сопротивление Rin имеет значение несколько Ом, даже если используются множество гибких печатных плат для параллельного ввода входного сопротивления Rin в блок преобразования. Например, когда входное сопротивление Rin равно 5Ω, линия смещения датчика VS имеет константу времени τ=5Ω умножить на 0,9 мкФ=4,5 мкс из-за емкости Cvs линии смещения датчика VS и входного сопротивления Rin. Соответственно, когда «включающий» импульс применяют к линии запуска GT₁, напряжение линии смещения датчика VS изменяется из-за емкости соединения, и требуется время для стабилизации линии смещения датчика VS. Например, когда требуется время 5τ для стабилизации линии смещения датчика VS, фактически требуется время 5 умножить на 4,5 мкс=22,5 мкс. Поскольку линии смещения датчика VS также имеют емкостную связь с линиями сигнала Sig₁-Sig₈, то считывание сигнала, когда напряжение линии смещения датчика VS изменяется, вызывает воздействие составляющих изменения напряжения на линии сигнала Sig₁-Sig₈, уменьшая отношение С/Ш. Следовательно, можно обеспечивать высокоскоростные операции, сохраняя переключающий элемент вывода T в проводящем состоянии также во время операции инициализации.

Например, когда устройство формирования изображения применяют к устройству формирования изображения с помощью излучения и изображение человеческого тела фиксируют с помощью устройства формирования изображения с помощью излучения, изображение включает в себя области, в которых излучение, которое падает на блок 101 преобразования, проходит через человеческое тело, и области, в которых излучение падает на блок 101 преобразования, не проходя через человеческое тело. Так как поглощение излучения в человеческом теле не происходит, когда излучение падает на блок 101 преобразования, не передаваясь через человеческое тело, блок 101 преобразования освещают излучением высокого уровня. В таком случае электрический заряд, например 1 пКл - 10 пКл, накапливается в элементе преобразования S. При считывании такого электрического заряда высокого уровня электрический ток, пропорциональный накопленному электрическому заряду, течет через линию смещения датчика VS в момент времени, когда переключающий элемент вывода T установлен в проводящее состояние. Соответственно, как в описанной выше линии запуска, электрический ток течет через линию смещения датчика VS для изменения напряжения линии смещения датчика VS, и это занимает время, зависящее от Cvs, умноженного на Rin, для напряжения линии смещения датчика VS, которую будут стабилизировать. Линия смещения датчика VS часто используется в качестве общей линии в блоке 101 преобразования, и напряжение линии смещения датчика VS во всем блоке 101 преобразования изменяется, даже когда ток течет через часть линии смещения датчика VS. Кроме того, линия смещения датчика VS также имеет емкостную связь с линиями сигнала Sig₁-Sig₈. Соответственно, при считывании сигнала, когда напряжение линии смещения датчика VS изменяется, составляющие изменения напряжения оказывают влияние на линии сигнала Sig₁-Sig₈, и изменение напряжения в линии смещения датчика VS появляется в изображении. Следовательно, если часть блока 101 преобразования освещают излучением высокого уровня, то составляющие изменения напряжения в линии смещения датчика VS могут появляться также в областях, которые не освещают излучением, в изображении через общую линию смещения датчика VS, как перекрестные помехи.

Для подавления таких перекрестных помех необходимо ждать достаточное количество времени прежде, чем сигнал будет выбран и сохранен после того, как проводящее состояние переключающего элемента вывода T было установлено, и ждать стабилизации изменения напряжения линии смещения датчика VS. Желательно, чтобы Tsh>5 Cvs Rin, где «Tsh» обозначает время до того, как операция выборки и хранения закончится после того, как операция вывода была начата.

Кроме того, емкость Cvs линии смещения датчика VS и входное сопротивление Rin можно уменьшать и время реакции составляющих изменения напряжения на линии смещения датчика VS можно сокращать для обеспечения быстрого считывания, как при записи фильмов.

Сопротивление проводов гибкой печатной платы и сопротивление соединения между гибкой печатной платой и блоком преобразования можно уменьшать, вводя входное сопротивление Rin в блок преобразования, например, через множество гибких линий. Сопротивление проводов линии смещения датчика в блоке преобразования можно уменьшать, например, с помощью увеличения ширины линии и/или толщины пленки.

Емкость Cvs линии смещения датчика VS включает в себя емкость, которая непосредственно связана с линией запуска GT, линией запуска GR и линией сигнала Sig, и емкость, которая связана с линией запуска GT, линией запуска GR и линией сигнала Sig через емкость преобразующего элемента S. Соответственно, необходимо уменьшать такие емкости в схеме размещения пикселей.

Хотя в указанных выше вариантах осуществления описаны операция считывания и операция инициализации в блоке 101 преобразования, включающем в себя множество пикселей восьми строк на восемь столбцов, настоящее изобретение не ограничено указанным выше блоком 101 преобразования, и его можно применять к блоку преобразования, включающему в себя количество пикселей, которое больше, чем восемь строк на восемь столбцов. Хотя в приведенных выше вариантах осуществления описан пример, в котором операции последовательно выполняют по порядку от первой к третьей строке, настоящее изобретение не ограничено указанным выше режимом работы. Порядок операций может быть соответственно определен, когда операции выполняют для различных строк в различное время. Хотя пример, в котором операции последовательно выполняют для каждой строки, описан в приведенных выше вариантах осуществления, настоящее изобретение не ограничено указанным выше режимом работы. Может использоваться режим, в котором операции последовательно выполняют по несколько строк. Например, может использоваться режим, в котором каждую операцию выполняют для двух столбцов и операции последовательно выполняют по две строки. Фиг.5 - временная диаграмма, на которой показывают такой режим в устройстве формирования изображения с помощью излучения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Обращаясь к фиг.5, каждую операцию выполняют для двух строк, среди множества пикселей восемь строк на восемь столбцов, и операции последовательно выполняют по две строки. Выполнение операций по несколько строк позволяет получать сигнал изображения, имеющий превосходное отношение С/Ш, обеспечивая более короткое время кадра.

Фиг.6 показывает подвижную систему формирования изображения с помощью излучения, которая использует устройство формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.6 - примерная концептуальная схема системы формирования изображения, которая использует подвижное устройство формирования изображения, которое может и фиксировать неподвижные изображения, и записывать фильмы. Обращаясь к фиг.6, система формирования изображения включает в себя устройство 600 генерации излучения, имеющий форму буквы С кронштейн 601, который функционирует как держатель, который может держать устройство 100 формирования изображения, и платформу 602, которая делает устройство 600 генерации излучения, устройство 100 формирования изображения и имеющий форму буквы С кронштейн 601 подвижными. Система формирования изображения также включает в себя основание 603, на которое загружают объект 604, подвижное устройство управления 605, которое конфигурируют, чтобы оно могло управлять указанными выше компонентами, и устройство отображения 606, способное отображать изображение, зафиксированное устройством 100 формирования изображения. Устройство 605 управления включает в себя, например, управляющий компьютер, консоль и устройство управления излучением и может выполнять обработку сигнала изображения, полученного устройством 100 формирования изображения, и передавать сигнал изображения, подвергнутый обработке, на устройство 606 отображения или аналогичное устройство. Данные изображения, полученные при обработке изображения в устройстве 605 управления, можно перемещать на удаленный сайт через блок передачи данных, такой как телефонная линия. Это предоставляет возможность врачу на удаленном сайте выполнять диагностику изображения, основываясь на переданных данных изображения. Переданные данные изображения можно регистрировать на пленке или сохранять в запоминающем устройстве, таком как оптический диск.

Однако устройство 100 формирования изображения можно снимать с имеющего форму буквы С кронштейна 601, и устройство генерации излучения, отличающееся от устройства 600 генерации излучения, установленное на имеющий форму буквы С кронштейн 601, может использоваться для выполнения фиксации изображения.

Применение устройства формирования изображения согласно варианту осуществления настоящего изобретения к системе формирования изображения с помощью излучения вышеупомянутым способом позволяет получать сигнал изображения, имеющий превосходное отношение С/Ш, обеспечивая необходимое время кадра.

Этапы обработки в блоке 108 управления можно реализовывать с помощью компьютера в блоке 108 управления, который выполняет программы. В этом случае поисковую таблицу LUT и программы хранят в блоке 108 управления. Кроме того, настоящее изобретение можно воплощать с помощью устройства для доставки программы к компьютеру, например с помощью считываемого компьютером носителя записи, такого как привод компакт-диска (CD-ROM), записывая на него программы, или с помощью среды передачи, такой как Интернет, по которой передают программы. Компьютерный программный продукт, такой как считываемый компьютером носитель записи, на котором записаны программы, также применяют в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. Объем настоящего изобретения включает в себя описанные выше программы, носитель записи, среду передачи и компьютерный программный продукт. Например, гибкий диск, жесткий диск, оптический диск, магнитооптический диск, CD-ROM, магнитная лента, карта энергонезависимой памяти или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) могут использоваться в качестве носителя записи.

Хотя настоящее изобретение описано в отношении примерных вариантов осуществления, нужно подразумевать, что изобретение не ограничено раскрытыми примерными вариантами осуществления. Например, варианты осуществления настоящего изобретения описаны, как относящиеся к созданию изображений с помощью излучения. В данном случае излучение включает в себя не только альфа-лучи, бета-лучи и гамма-лучи, которые являются лучами из частиц (включающих в себя фотоны), испускаемыми при радиационном распаде, но также и таких лучей, как рентгеновские лучи, пучки частиц и космические лучи, которые имеют энергию по меньшей мере того же самого уровня, как энергия альфа-лучей, бета-лучей и гамма-лучей. Соответственно, форма последующей формулы изобретения должна объединять самые широкие интерпретации, чтобы охватывать все такие модификации и эквивалентные структуры и функции.

Изобретение относится к устройству формирования изображения. Заявленное устройство формирования изображения включает в себя блок преобразования, включающий в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, переключающий элемент вывода и переключающий элемент инициализации; схему запуска вывода, которая запускает операцию вывода; схему запуска инициализации, которая управляет операцией инициализации; и схему считывания, которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала и операцию сброса. Блок управления выполняет завершение операции вывода определенной строки и начинает операцию вывода другой строки после завершения операции сброса, начинает операцию выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, начинает операцию сброса и операцию инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала, и завершает операцию сброса после завершения операции инициализации. Технический результат - создание устройства формирования изображения, которое может получать сигнал изображения, имеющий превосходное отношение сигнал-шум, достигая желаемого времени кадра. 5 н. и 5 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство формирования изображения, содержащее:
блок преобразования, включающий в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который выполняет операцию вывода, находясь в проводящем состоянии, для вывода электрического сигнала, основываясь на электрическом заряде преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который выполняет операцию инициализации, находясь в проводящем состоянии, для инициализации преобразующего элемента, и его обеспечивают отдельно от переключающего элемента вывода;
схему запуска вывода, которая запускает операцию вывода построчно;
схему запуска инициализации, которая запускает операцию инициализации по несколько строк;
схему считывания, которая включает в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, и которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала для временного хранения электрического сигнала, считанного через тракт передачи, и операцию сброса для сброса напряжения тракта передачи; и
блок управления, управляющий схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания,
причем блок управления управляет схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания для выполнения завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после завершения операции сброса, начала операции выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, начала операции сброса и операции инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала и завершения операции сброса после завершения операции инициализации.

2. Устройство формирования изображения по п.1,
в котором схема считывания дополнительно выполняет операцию выборки и хранения шумовой составляющей для временного хранения шумовой составляющей тракта передачи, и
в котором блок управления управляет схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания для начала выполнения операции выборки и хранения шумовой составляющей после завершения операции сброса, завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки после завершения операции выборки и хранения шумовой составляющей, начала операции выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки, начала операции сброса и операции инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала и завершения операции сброса после завершения операции инициализации.

3. Устройство формирования изображения по п.1,
в котором блок управления управляет схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания для выполнения операции вывода по несколько строк.

4. Устройство формирования изображения по п.1,
в котором преобразующий элемент включает в себя первый электрод и второй электрод,
в котором первый электрод электрически подключают к переключающему элементу вывода и переключающему элементу инициализации,
в котором второй электрод электрически подключают к источнику питания смещения,
в котором переключающий элемент инициализации электрически подключают к источнику питания инициализации,
в котором источник питания смещения доставляет на второй электрод напряжение для установки преобразующего элемента в состояние, в котором можно выполнять операцию преобразования, и
в котором источник питания инициализации доставляет на первый электрод напряжение для установки преобразующего элемента в состояние, в котором можно выполнять операцию инициализации.

5. Устройство формирования изображения по п.4, дополнительно содержащее:
линию смещения датчика, имеющую емкость Cvs и сопротивление Rin,
причем источник питания смещения электрически подключают ко вторым электродам множества пикселей через линию смещения датчика, и
причем Tsh>5·Cvs·Rin, где Tsh обозначает время до завершения операции выборки и хранения после того, как начата операция вывода.

6. Устройство формирования изображения по п.1,
в котором тракт передачи включает в себя компонент схемы усилителя, который усиливает электрический сигнал, и компонент схемы усилителя включает в себя схему усилителя, включающую в себя операционный усилитель, который усиливает электрический сигнал и выводит усиленный электрический сигнал, накапливающий конденсатор, и переключатель сброса, который сбрасывает накапливающий конденсатор.

7. Система формирования изображения с помощью излучения, содержащая:
устройство формирования изображения по п.1; и
устройство управления, которое управляет, по меньшей мере, устройством формирования изображения.

8. Способ управления устройством формирования изображения, которое включает в себя блок преобразования, который включает в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который выполняет операцию вывода, находясь в проводящем состоянии, для вывода электрического сигнала, основываясь на электрическом заряде преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который выполняет операцию инициализации, находясь в проводящем состоянии, для инициализации преобразующего элемента, его обеспечивают отдельно от переключающего элемента вывода, и схему считывания, которая включает в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, и которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала для временного хранения электрического сигнала, считываемого через тракт передачи, и операцию сброса для сброса напряжения тракта передачи, данный способ содержит этапы, на которых:
завершают операцию вывода определенной строки и начинают операцию вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после завершения операции сброса;
начинают операцию выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки;
начинают операцию сброса и операцию инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала и
завершают операцию сброса после завершения операции инициализации.

9. Считываемый компьютером носитель записи, включающий в себя программу, побуждающую компьютер управлять устройством формирования изображения, которое включает в себя блок преобразования, который включает в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который выполняет операцию вывода, находясь в проводящем состоянии, для вывода электрического сигнала, основываясь на электрическом заряде преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который выполняет операцию инициализации, находясь в проводящем состоянии, для инициализации преобразующего элемента, его обеспечивают отдельно от переключающего элемента вывода, и схему считывания, которая включает в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, и которая выполняет операцию выборки и хранения сигнала для временного хранения электрического сигнала, считываемого через тракт передачи, и операцию сброса для сброса напряжения тракта передачи, данная программа побуждает компьютер выполнять этапы:
завершают операции вывода определенной строки и начинают операцию вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после завершения операции сброса;
начинают операцию выборки и хранения сигнала после завершения операции вывода определенной строки и начала операции вывода другой строки;
начинают операцию сброса и операцию инициализации после завершения операции выборки и хранения сигнала и
завершают операцию сброса после завершения операции инициализации.

10. Устройство формирования изображения, содержащее:
блок преобразования, включающий в себя множество пикселей, упорядоченных в матрице, каждый пиксель включает в себя преобразующий элемент, который включает в себя два электрода, и он преобразовывает излучение или свет в электрический заряд, переключающий элемент вывода, который электрически подключают к одному электроду преобразующего элемента, и переключающий элемент инициализации, который электрически подключают к другому электроду преобразующего элемента и к переключающему элементу вывода;
схему запуска вывода, электрически подключенную к управляющим контактам множества переключающих элементов вывода в каждой строке матрицы;
схему запуска инициализации, электрически подключенную к управляющим контактам множества переключающих элементов инициализации в каждой строке матрицы;
схему считывания, включающую в себя тракт передачи, через который передают выходной электрический сигнал, сигнал переключателя выборки, электрически подключенный к тракту передачи, и переключатель сброса, сбрасывающий напряжение тракта передачи; и
блок управления, который управляет схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания,
причем блок управления управляет схемой запуска вывода, схемой запуска инициализации и схемой считывания для прекращения проводимости переключающих элементов вывода определенной строки и установки в проводящее состояние переключающих элементов вывода другой строки, следующей за определенной строкой, после прекращения проводимости переключателя сброса, установки в проводящее состояние переключателя выборки сигнала после прекращения проводимости переключающего элемента вывода определенной строки и установки в проводящее состояние переключающих элементов вывода другой строки, установки в проводящее состояние переключателя сброса и установки в проводящее состояние переключающих элементов инициализации после прекращения проводимости переключателя выборки сигнала и прекращения проводимости переключателя сброса после прекращения проводимости переключающих элементов инициализации.