(57)【要約】【課題】階調が多様であるだけでなく、リーク電流に起因する画像の乱れが発生しない透視画像を取得することを可能とする二次元画像検出器を提供する。【解決手段】本発明に係る二次元画像検出器において、リーク電流を読み出す場合にのみ、適当な正の信号をあらかじめリーク電流に加算させる。これにより、基底状態におけるアンプの出力を０に設定しつつ、負の信号であるリーク電流を正の値に変換できる。基底状態におけるアンプの出力を０に設定すると、ＡＤ変換部９ａが識別できるＸ線検出信号の範囲が広くなるので、取得される透視画像の階調が多様になる。そして、デジタル変換されたリーク電流を用いて透視画像の補正を行うことで、取得される透視画像において、リーク電流に起因する画像の乱れが発生することを防止できる。従って、階調が多様であるだけでなく、リーク電流に起因する画像の乱れが発生しない透視画像を取得することが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された電磁波を電荷に変換する電荷変換手段と、前記電荷変換手段によって変換された電荷を蓄積する変換電荷蓄積手段と、前記変換電荷蓄積手段に設けられた出力電極と、前記変換電荷蓄積手段に蓄積された電荷を前記出力電極の各々に出力させるスイッチング手段とから構成される画素が二次元的に配列された画素マトリクスと、
前記出力電極から出力された電荷情報を増幅させる増幅手段と、
前記増幅手段によって増幅された電荷情報をデジタル信号に変換するデジタル変換手段と、
前記スイッチング手段の各々を制御するスイッチング制御手段と、
前記デジタル信号を変換して画像を取得する画像取得手段とを備え、
前記画素マトリクスを構成する画素の各々から出力され、負の信号となっているリーク電流に正の信号を加算させて、前記デジタル変換手段に入力される前記リーク電流を正の値に変換させる加算手段を備えることを特徴とする二次元画像検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の二次元画像検出器において、前記加算手段は、
前記スイッチング手段と前記デジタル変換手段とを電気的に接続する接続配線に電気的に接続された切り替え式のスイッチと、
前記スイッチと前記接続配線との間に設けられた電荷を蓄積する加算電荷蓄積手段と、
前記スイッチを介して前記接続配線に接続されている低電圧端子と、
前記低電圧端子の電圧より高い電圧を有するとともに前記スイッチを介して前記接続配線に接続されている高電圧端子とを備え、
前記スイッチを前記低電圧端子に切り替えられた状態にして、前記変換電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出させ、
前記スイッチを前記低電圧端子から前記高電圧端子へと切り替えて、前記加算電荷蓄積手段を介して前記増幅手段に入力される電荷を増加させることにより、負の信号となっている前記リーク電流を正の値に変換させる二次元画像検出器。
【請求項３】
請求項１に記載の二次元画像検出器において、前記加算手段は、
前記スイッチング手段と前記デジタル変換手段とを電気的に接続する接続配線に電気的に接続され、前記接続配線に電流を供給する電流供給手段と、
前記電流供給手段と前記接続配線の間に設けられ、前記電流供給手段と前記接続配線との電気的な接続を制御する電流供給制御手段とを備え、
前記電流供給制御手段は、前記電流供給手段を前記接続配線に電気的に接続させない状態で、前記変換電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出させ、
前記電流供給制御手段を介して前記電流供給手段を前記接続配線に所定の期間接続させて、前記増幅手段に入力される電荷を増加させることにより、負の信号となっている前記リーク電流を正の値に変換させる二次元画像検出器。
【請求項４】
請求項１に記載の二次元画像検出器において、前記加算手段は、
前記増幅手段からの出力に電圧を加算する加算器と、
前記加算器を制御する加算器制御手段とを備え、
前記加算機制御手段は、前記増幅手段からの出力に前記加算器による電圧の増加を行わせない状態で、前記変換電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出させ、
前記加算器制御手段を介して前記加算器により前記増幅手段からの出力に電圧を増加させることにより、負の信号となっている前記リーク電流を正の値に変換させる二次元画像検出器。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の二次元画像検出器において、
前記加算手段は前記スイッチング手段と前記増幅手段の間に設けられている二次元画像検出器。
【請求項６】
請求項４に記載の二次元画像検出器において、
前記加算手段は前記増幅手段と前記デジタル変換手段の間に設けられている二次元画像検出器。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の二次元画像検出器において、
前記加算手段による前記リーク電流を負の値から正の値への変換を行うタイミングは、前記リーク電流を読み出すタイミングの前に設定されている二次元画像検出器。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の二次元画像検出器において、
実験的に負の信号を識別できるデジタル変換手段を用いて、リーク電流がとる負の値をあらかじめ読み出しておき、測定された前記リーク電流のうち最低のものを選択し、選択された最低の前記リーク電流を正の値に変換させることのできるのに十分に大きい大きさの電流値を算出し、算出された前記電流値を、前記加算手段によって加算される信号の大きさとして設定する二次元画像検出器。    
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の二次元画像検出器において、
前記画素マトリクスは、２つの分割領域を有し、
前記スイッチング制御手段は、一方の分割領域を構成する画素の読み出しを行う際に、読み出しの対象となっている画素に対応する他方の分割領域にある画素について同時に読み出しを行うように動作する二次元画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線、可視光、赤外光等の電磁波情報に基づいて画像を取得する二次元画像検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用Ｘ線画像の撮影装置として、二次元画像撮影装置が用いられる。そして、二次元画像撮影装置に使用される二次元画像検出器として、例えばフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、ＦＰＤと略記する）が知られている。
【０００３】
まず、図８を用いて、ＦＰＤ５１の具体的な構成について説明する。ＦＰＤ５１は、共通電極５２と、変換層５３と、支持層５４と、アクティブマトリックス基板５５とを備えている。共通電極５２と、変換層５３と、支持層５４と、アクティブマトリックス基板５５とは上述の順番に積層されている。共通電極５２にはバイアス電圧が印加されている。変換層５３は、例えばａ−Ｓｅ（アモルファス・セレン）層などで構成されている。また、支持層５４には複数の画素電極５６が設けられており、アクティブマトリックス基板５５にはコンデンサ５７と、スイッチング素子５８と、出力電極５９とがそれぞれ複数設けられている。画素電極５６は、変換層５３に接触しているとともに、コンデンサ５７と電気的に接続されている。コンデンサ５７はスイッチング素子５８を介して出力電極５９と電気的に接続されており、変換層５３によって変換された電荷を蓄積する。スイッチング素子５８は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などが用いられており、コンデンサ５７に蓄積された電荷を出力電極５９から出力させる。画素電極５６、コンデンサ５７、スイッチング素子５８、および出力電極５９は、それぞれ二次元的に配列されている。
【０００４】
次に、ＦＰＤ５１の動作について説明する。電磁波として例えばＸ線が被検体に照射されると、被検体を透過したＸ線像が変換層５３に投影され、Ｘ線像の濃淡に比例して電荷が生成される。すなわち、変換層５３において、電磁波情報であるＸ線は、電気信号である電荷に変換される。共通電極５２にはバイアス電圧が印加されているので、変換層５３において変換された電荷は、発生した電場に誘導されて、画素電極５６によって収集される。収集された電荷はコンデンサ５７に蓄積される。以下、コンデンサ５７に蓄積された電荷を蓄積電荷と呼ぶ。蓄積電荷は、スイッチング素子５８がオンの状態になることによって、出力電極５９からＸ線検出信号として出力される。以下、このときに出力電極５９から出力される電荷の流れをシグナル電流と呼ぶ。そして、出力されたシグナル電流は、ＡＤ変換器によってデジタル信号に変換された後に画像処理等が行われ、被検体の透視画像としてモニタに表示される。符号ｘは、Ｘ線の照射方向を示している。
【０００５】
上述した構成を有するＦＰＤ５１について、スイッチング素子５８がオフの状態である場合、スイッチング素子５８の部分で絶縁されるのが理想であるので、コンデンサ５７から出力電極５９に電流は流れないはずである。しかし、実際はスイッチング素子５８のオン・オフに関わらず、微量の電流がスイッチング素子５８を通過し、出力電極５９からリーク電流として常に出力される。そのため、スイッチング素子５８をオンの状態にした場合、出力電極５９から出力されるシグナル電流は、蓄積電荷とリーク電流とを含んでいる。従って、画像を作成する際に、蓄積電荷に基づく信号とともに、リーク電流に基づく信号も情報化される。その結果、撮影された透視画像には、蓄積電荷に起因する必要な画像情報とは別に、リーク電流に起因する不要な情報が画像の乱れとなって表れる。
【０００６】
そこで、従来の構成によれば、画像の乱れが発生することを防止するために、リーク電流に係る成分を除去する工夫を行っている。すなわち、Ｘ線を照射した後、スイッチング素子５８をオンの状態にしてシグナル電流を読み出すとは別に、スイッチング素子５８をオフの状態にしてリーク電流を読み出しておく。そして、シグナル電流に対してリーク電流の成分を減算する補正を行うことで、蓄積電荷に起因する必要な画像情報のみを取得できる。上述した工夫によって、リーク電流に起因する不要な情報を除くことができるので、透視画像における画像の乱れの発生を抑制することが可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３９７９１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような構成を有する従来の装置には、次のような問題がある。
すなわち、図９（ａ）に示すように、従来の装置において、基底状態、すなわち蓄積電荷の読み出しもリーク電流の出力もされていない状態におけるアンプの出力値（○の符号を参照）を０に設定すると、リーク電流は負の値となる（×の符号を参照）。ＡＤ変換器は、負の値を示す信号をデジタル変換できないので、リーク電流を読み出すことができない。その結果、リーク電流に係る成分を減算する補正を行えないので、取得される透視画像に画像の乱れが発生する。
【０００９】
リーク電流の極性が負となる理由については、例えば次のような可能性が考えられる。
まず、図１０に示すように、スイッチング素子５８にはゲート６０、ソース６１、およびドレイン６２の３つの端子が設けられており、ゲート６０の開閉によりソース６１からドレイン６２へと電荷が移動する。そして、ゲート６０とソース６１の間、およびゲート６０とドレイン６２との間にはそれぞれ寄生容量６３が存在する。
【００１０】
図１０（ａ）に示すように、スイッチング素子５８がオフの状態となっているとき、コンデンサ５７に蓄積された蓄積電荷のごく一部がスイッチング素子５８を通過し、出力電極５９から電荷Ｌとして漏洩出力される。蓄積電荷は正の極性を有するので、電荷Ｌは正の極性を有している。
【００１１】
しかし、図１０（ｂ）で示すように、スイッチング素子５８をオンからオフとなる瞬間に、ゲート６０における電位は高電圧から低電圧（例えば、２５Vから−１０V）へと変化する。その結果、寄生容量６３を介して負の極性を有する電荷Ｍが矢印で示す方向へ移動する。すなわち、スイッチング素子５８はオフであるにも関わらず、負電荷である電荷Ｍが出力電極５９から出力される。
【００１２】
従って、スイッチング素子５８をオンからオフにした後にリーク電流を読み出すときには、正電荷である電荷Ｌと負電荷である電荷Ｍの両方が読み出されることとなる。このとき、電荷Ｍの絶対値が電荷Ｌの絶対値を上回っているので、電荷Ｌと電荷Ｍの総和は負の極性となり、結果として、読み出されるリーク電流は負の値をとることとなる。
【００１３】
この問題を解消するために、従来例として、図９（ｂ）に示すように、基底状態におけるアンプの出力値を０ではなく、所定の正の値に設定する方法がある。この場合、ＡＤ変換器に入力されるリーク電流が負の値から正の値に引き上げられるので、リーク電流をＡＤ変換器によってデジタル信号に変換することができる。その結果、リーク電流に係る電荷量を減算する補正を行えるので、透視画像に発生する画像の乱れを除去することが可能となる。
【００１４】
しかし、基底状態におけるアンプの出力値を大きくすると、新たな問題が発生する。すなわち、図９（ｂ）に示すように、基底状態におけるアンプの出力値を大きくすると、ＡＤ変換器が識別できるアンプの出力値の範囲は、図９（ａ）と比較して狭くなる。そのため、ＦＰＤ５１のダイナミックレンジが減少するので、撮影される透視画像の階調が少なくなる。
【００１５】
従って、従来の装置において、透視画像に発生する画像の乱れを除去することを重視して、基底状態におけるアンプの出力値を所定の正の値に設定すると、撮影される透視画像の階調が減少するという問題が避けられない。一方、透視画像の階調を多様にさせることを重視して基底状態におけるアンプの出力値を０に近づけると、リーク電流が負の値をとるので、透視画像に発生する画像の乱れを除去できなくなる。すなわち、従来の構成を有する装置では、取得される透視画像について、階調を多様にさせることと、リーク電流に起因する画像の乱れを除去することの両方を同時に満たすことができない。
【００１６】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、多様な階調を有し、リーク電流に起因する画像の乱れが発生しない透視画像を取得することを可能とする二次元画像検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る二次元画像検出器は、入射された電磁波を電荷に変換する電荷変換手段と、前記電荷変換手段によって変換された電荷を蓄積する変換電荷蓄積手段と、前記変換電荷蓄積手段に設けられた出力電極と、前記変換電荷蓄積手段に蓄積された電荷を前記出力電極の各々に出力させるスイッチング手段とから構成される画素が二次元的に配列された画素マトリクスと、前記出力電極から出力された電荷情報を増幅させる増幅手段と、前記増幅手段によって増幅された電荷情報をデジタル信号に変換するデジタル変換手段と、前記スイッチング手段の各々を制御するスイッチング制御手段と、前記デジタル信号を変換して画像を取得する画像取得手段とを備え、前記画素マトリクスを構成する画素の各々から出力され、負の信号となっているリーク電流に正の信号を加算させて、前記デジタル変換手段に入力される前記リーク電流を正の値に変換させる加算手段を備えることを特徴とするものである。
【００１８】
［作用・効果］本発明に係る二次元画像検出器によれば、リーク電流を読み出す際に、リーク電流に適当な正の信号をあらかじめ加算させる加算手段を備えることで、階調が多様であるだけでなく、リーク電流に起因する画像の乱れが発生しない透視画像を取得することが可能となる。
【００１９】
従来の構成を有する装置において、負の信号であるリーク電流を読み出せないという問題を解決するために、基底状態におけるアンプの出力値を０ではなく所定の正の値を取るように設定し、リーク電流を負の値から正の値に引き上げさせていた。しかしこの場合、デジタル変換手段が識別できるＸ線検出信号の範囲が狭くなるので、撮影される透視画像の階調が減少してしまう。
【００２０】
一方、本発明に係る二次元画像検出器は、前記加算手段を用いて、リーク電流を読み出す場合にのみ正の信号を加算させる。これにより、基底状態におけるアンプの出力値を０に設定しつつ、負の信号であるリーク電流を正の値に変換することができる。基底状態におけるアンプの出力値を０に設定すると、デジタル変換手段が識別できるＸ線検出信号の範囲が広くなるので、取得される透視画像の階調が多様になる。そして、デジタル変換されたリーク電流を用いて透視画像の補正を行うことで、取得される透視画像において、リーク電流に起因する画像の乱れが発生することを防止できる。従って、階調が多様であるだけでなく、リーク電流に起因する画像の乱れが発生しない透視画像を取得することが可能となる。
【００２１】
また、上述した発明において、前記加算手段は、前記スイッチング手段と前記デジタル変換手段とを電気的に接続する接続配線に電気的に接続された切り替え式のスイッチと、前記スイッチと前記接続配線との間に設けられた電荷を蓄積する加算電荷蓄積手段と、前記スイッチを介して前記接続配線に接続されている低電圧端子と、前記低電圧端子の電圧より高い電圧を有するとともに前記スイッチを介して前記接続配線に接続されている高電圧端子とを備え、前記スイッチを前記低電圧端子に切り替えられた状態にして、前記変換電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出させ、前記スイッチを前記低電圧端子から前記高電圧端子へと切り替えて、前記加算電荷蓄積手段を介して前記増幅手段に入力される電荷を増加させることにより、負の信号となっている前記リーク電流を正の値に変換させる
ことが好ましい。
【００２２】
［作用・効果］上述の構成によれば、スイッチを低電圧端子から高電圧端子へと切り替えて、加算電荷蓄積手段を介して増幅手段に入力される電荷を増加させる。この場合、加算電荷蓄積手段の容量、低電圧端子の電圧、および高電圧端子の電圧を適当な値に設定することで、リーク電流を正の値に変換させるために適当な量の電荷を増幅手段に入力させることができる。これにより、基底状態におけるアンプの出力値を０に設定しつつ、負の信号であるリーク電流をより確実に正の値に変換させることができる。
【００２３】
また、上述した発明において、前記加算手段は、前記スイッチと前記加算電荷蓄積手段と前記低電圧端子と前記高電圧端子とを備える上述の構成に代えて、前記スイッチング手段と前記デジタル変換手段とを電気的に接続する接続配線に電気的に接続され、前記接続配線に電流を供給する電流供給手段と、前記電流供給手段と前記接続配線の間に設けられ、前記電流供給手段と前記接続配線との電気的な接続を制御する電流供給制御手段とを備え、前記電流供給制御手段は、前記電流供給手段を前記接続配線に電気的に接続させない状態で、前記変換電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出させ、前記電流供給制御手段を介して前記電流供給手段を前記接続配線に所定の期間接続させて、前記増幅手段に入力される電荷を増加させることにより、負の信号となっている前記リーク電流を正の値に変換させることにしてもよい。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成によれば、電流供給制御手段を介して電流供給手段を接続配線に所定の期間接続させて、増幅手段に入力される電荷を増加させる。この場合、電流供給手段が出力する電流の量、および所定の期間の長さを適当な値に設定することで、リーク電流を正の値に変換させるために適当な量の電荷を増幅手段に入力させることができる。これにより、基底状態におけるアンプの出力値を０に設定しつつ、負の信号であるリーク電流をより確実に正の値に変換させることができる。
【００２５】
また、上述した発明において、前記加算手段は、前記スイッチと前記加算電荷蓄積手段と前記低電圧端子と前記高電圧端子とを備える上述の構成、または前記電流供給手段と前記電流供給制御手段とを備える上述の構成に代えて、前記増幅手段からの出力に電圧を加算する加算器と、前記加算器を制御する加算器制御手段とを備え、前記加算機制御手段は、前記増幅手段からの出力に前記加算器による電圧の増加を行わせない状態で、前記変換電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出させ、前記加算器制御手段を介して前記加算器により前記増幅手段からの出力に電圧を増加させることにより、負の信号となっている前記リーク電流を正の値に変換させることにしてもよい。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成によれば、加算器制御手段を介して加算器により増幅手段からの出力に電圧を増加させる。加算器が増加させる電圧を適当な値に設定することで、前記リーク電流を正の値に変換させるために適当な量の電荷を増幅手段に入力させることができる。これにより、基底状態におけるアンプの出力値を０に設定しつつ、負の信号であるリーク電流をより確実に正の値に変換させることができる。
【００２７】
また、上述した発明において、前記加算手段は前記スイッチング手段と前記増幅手段の間に設けられていることが好ましい。
【００２８】
［作用・効果］上述の構成によれば、加算手段によって負の値から正の値へと変換されたリーク電流は、増幅手段によって増幅される。これにより、増幅されたリーク電流を用いて透視画像の補正を行うことができる。
【００２９】
また、上述した発明において、前記加算手段は、前記スイッチング手段と前記増幅手段の間に設けられている構成に代えて、前記増幅手段と前記デジタル変換手段の間に設けられていることにしてもよい。
【００３０】
［作用・効果］上述の構成によれば、リーク電流は増幅手段によって増幅された後に、加算手段によって正の値に変換される。すなわち、加算手段に起因するノイズが増幅手段によって増幅されることがない。従って、リーク電流に重畳されるノイズをより少なくすることができる。
【００３１】
また、上述した発明において、前記加算手段による前記リーク電流を負の値から正の値への変換を行うタイミングは、前記リーク電流を読み出すタイミングの前に設定されていることが好ましい。
【００３２】
［作用・効果］上述の構成によれば、加算手段によって、リーク電流を負の値から正の値へ変換させた後に、正の値へ変換されたリーク電流の読み出しを行う。すなわち、変換から読み出しまでの操作を速やかに行うので、負の値から正の値へ変換されたリーク電流に発生するノイズがより少なくなる。これにより、負の値から正の値へ変換されたリーク電流をより正確に読み出すことができる。
【００３３】
また、上述した発明において、実験的に負の信号を識別できるデジタル変換手段を用いて、リーク電流がとる負の値をあらかじめ読み出しておき、測定された前記リーク電流のうち最低のものを選択し、選択された最低の前記リーク電流を正の値に変換させることのできるのに十分に大きい大きさの電流値を算出し、算出された前記電流値を、前記加算手段によって加算される信号の大きさとして設定することが好ましい。
【００３４】
［作用・効果］上述の構成によれば、実験的に負の信号を識別できるデジタル変換手段を用いてリーク電流をあらかじめ読み出す。そのため、負の値をとるリーク電流も読み出すことができる。そして、測定されたリーク電流のうち、最低のものを選択し、選択された最低のリーク電流を正の値に変換させることのできるのに十分に大きい大きさの電流値を算出する。算出された電流値を、加算手段によって加算される信号の大きさとして設定するので、実際に透視画像を取得する際に読み出されるリーク電流はより確実に負の値から正の値へと変換される。これにより、透視画像に対する補正をより確実に行うことができる。
【００３５】
また、上述した発明において、前記画素マトリクスは、２つの分割領域を有し、前記スイッチング制御手段は、一方の分割領域を構成する画素の読み出しを行う際に、読み出しの対象となっている画素に対応する他方の分割領域にある画素について同時に読み出しを行うように動作することが好ましい。
【００３６】
［作用・効果］上述の構成によれば、２つに分割された各々の領域において、一方の分割領域を構成する画素の読み出しを行う際に、読み出しの対象となっている画素に対応する他方の分割領域にある画素について同時に読み出しを行う。これにより、電荷情報の読み出しに要する時間を大幅に短縮することができる。また、画素マトリクスを構成する画素を２つの領域に分割することで、画素の読み出しを行うために必要な信号線について、各々の信号線の長さが短くなる。信号線が短くなると、読み出される情報に含まれるノイズが減少するので、より正確な画像情報を取得することが可能となる。
【発明の効果】
【００３７】
この発明に係る二次元画像検出器によれば、リーク電流を読み出す際に、リーク電流に適当な正の信号をあらかじめ加算させる加算手段を備えている。そして、前記加算手段を用いて、リーク電流を読み出す場合にのみ適当な正の信号を加算させる。これにより、基底状態におけるアンプの出力値を０に設定しつつ、負の信号であるリーク電流を正の値に変換することができる。基底状態におけるアンプの出力値を０に設定すると、デジタル変換手段が識別できるアンプの出力値の範囲が広くなるので、取得される透視画像の階調が多様になる。そして、デジタル変換されたリーク電流を用いて透視画像の補正を行うことで、取得される透視画像において、リーク電流に起因する画像の乱れが発生することを防止できる。従って、階調が多様であるだけでなく、リーク電流に起因する画像の乱れが発生しない透視画像を取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例１に係る二次元画像検出器の概略構成を説明する平面図である。
【図２】実施例１に係る二次元画像検出器を構成する放射線検出画素の一つについて概略構成を説明する縦断面図である。
【図３】実施例１に係る加算手段の構成を説明する平面図である。
【図４】実施例１に係る動作を説明するタイムチャートである。
【図５】実施例１に係る二次元画像検出器について、アンプの出力値を示すグラフ図である。
【図６】実施例２に係る加算手段の構成を説明する平面図である。
【図７】実施例３に係る加算手段の構成を説明する平面図である。
【図８】従来例に係るＦＰＤについて、概略構成を説明する縦断面図である。
【図９】従来例に係るＦＰＤについて、アンプの出力値を示すグラフ図である。
【図１０】従来例において、リーク電流の極性が負の値をとる理由を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。なお、以下の説明のＸ線は、本発明における電磁波の一例である。
【実施例１】
【００４０】
＜全体構成の説明＞
実施例１に係る二次元画像検出器１は、図１に示すように、放射線検出マトリクス３と、ゲートドライバ５と、アンプアレイ７，８と、ＡＤ変換部９，１０と、制御部１１と、画像処理装置１３と、画像表示装置１５とを備えている。放射線検出マトリクス３は、ゲートドライバ５およびアンプアレイ７，８に接続されている。また、放射線検出マトリクス３には複数の放射線検出画素１７が二次元マトリクス状に配列されている。
【００４１】
ゲートドライバ５は、ゲート配線Ｇ１〜Ｇ４を介して、後述するスイッチング素子のオン・オフを制御する。アンプアレイ７はＡＤ変換部９に、アンプアレイ８はＡＤ変換部１０に接続されている。アンプアレイ７，８は入力された電気信号を増幅してＡＤ変換部９，１０に出力する。ＡＤ変換部９，１０は入力された電気信号について、アナログ信号からデジタル信号に変換し、画像処理装置１３に出力する。画像処理装置１３はＡＤ変換部９，１０から入力された信号をもとに画像処理を行う。画像表示装置１５は画像処理装置１３から入力された画像情報を画像として表示する。ゲートドライバ５、アンプ７，８、ＡＤ変換部９，１０、画像処理装置１３および画像表示装置１５の動作は制御部１１によって統括制御される。
【００４２】
なお、放射線検出マトリクス３は本発明における画素マトリクスに相当し、ゲートドライバ５は本発明におけるスイッチング制御手段に相当する。また、アンプアレイ７，８は本発明における増幅手段に相当し、ＡＤ変換部９，１０は本発明におけるデジタル変換手段に相当する。そして、画像処理装置１３および画像表示装置１５は、本発明における画像取得手段に相当し、放射線検出画素１７は本発明における画素に相当する。
【００４３】
放射線検出マトリクス３について具体的に説明する。実施例１においては、放射線検出画素１７が縦４，０９６×横４，０９６程度の二次元マトリクス状に配列されているものが用いられる。但し、図１においては、簡略化して放射線検出画素１７ａ〜１７ｐが縦４×横４の二次元マトリクス状に配列されたものを図示している。放射線検出マトリクス３は、放射線検出画素１７ａ〜１７ｈが配列されている第１領域ｒ１と、放射線検出画素１７ｉ〜１７ｐが配列されている第２領域ｒ２とを有している。
【００４４】
第１領域ｒ１について、放射線検出マトリクス３の一番上の列、すなわちラインＨ１の横方向に配列されている放射線検出画素１７ａ〜１７ｄは、ゲート配線Ｇ１を介してゲートドライバ５に接続されている。同様に、上から２番目の列、すなわちラインＨ２に配列されている放射線検出画素１７ｅ〜１７ｈは、ゲート配線Ｇ２を介してゲートドライバ５に接続されている。アンプアレイ７は横一列に配列されたアンプ７ａ〜７ｄによって構成されており、アンプ７ａ〜７ｄは、縦方向に同一な位置となっている放射線検出画素１７に信号線Ｑ１〜Ｑ４を介して接続されている。例えば、アンプ７ａは信号線Ｑ１を介して放射線検出画素１７ａ、および放射線検出画素１７ｅに接続されており、アンプ７ｂは信号線Ｑ２を介して放射線検出画素１７ｂ、および放射線検出画素１７ｆに接続されている。また、ＡＤ変換部９は、横一列に配列されたＡＤ変換器９ａ〜９ｄによって構成されており、ＡＤ変換器９ａ〜９ｄは、それぞれ縦方向に同一な位置となっているアンプに接続されている。例えば、ＡＤ変換器９ａは信号線Ｑ１を介してアンプ７ａに接続されており、ＡＤ変換器９ｂは信号線Ｑ２を介してアンプ７ｂに接続されている。
【００４５】
なお、第２領域ｒ２は第１領域とほぼ同様の構成となっている。すなわち、放射線検出マトリクス３の上から３番目の列、すなわちラインＨ３に配列されている放射線検出画素１７ｉ〜１７ｌは、ゲート配線Ｇ３を介してゲートドライバ５に接続されている。また、上から４番目の列、すなわちラインＨ４に配列されている放射線検出画素１７ｍ〜１７ｐは、ゲート配線Ｇ４を介してゲートドライブ５に接続されている。アンプアレイ８は横一列に配列されたアンプ８ａ〜８ｄによって構成されており、アンプ８ａ〜８ｄは、縦方向に同一な位置となっている放射線検出画素１７に、信号線Ｒ１〜Ｒ４を介して接続されている。例えば、アンプ８ａは信号線Ｒ１を介して放射線検出画素１７ｉおよび放射線検出画素１７ｍに接続されている。また、ＡＤ変換部１０は横一列に配列されたＡＤ変換器１０ａ〜１０ｄによって構成されており、ＡＤ変換器１０ａ〜１０ｄは、それぞれ縦方向に同一な位置となっているアンプに接続されている。例えば、ＡＤ変換器１０ａは信号線Ｒ１を介してアンプ８ａに接続されている。
【００４６】
このように、放射線検出マトリクス３を２つの領域に分割することで、信号線Ｑ１〜Ｑ４、および信号線Ｒ１〜Ｒ４の長さはそれぞれ約半分となる。信号線が短くなると、読み出される信号に含まれるノイズが少なくなるので、取得される画像に含まれる不要な情報が少なくなる。従って、放射線検出マトリクス３を２つの領域に分割する構成をとることによって、より正確な透視画像を取得することが可能となる。
【００４７】
次に、図２を用いて放射線検出画素１７の構成について具体的に説明する。なお、図１に示される各々の放射線検出画素１７ａ〜１７ｐは全て同じ構成を有しているので、例として放射線検出画素１７ａを用いて説明する。
【００４８】
放射線検出画素１７ａは、共通電極１９と、変換層２１と、画素電極２３と、アクティブマトリクス基板２５とが、上述した順番に積層された構造を備えている。共通電極１９には高電圧のバイアス電圧が印加されている。変換層２１は、電磁波情報であるＸ線を電気情報である電荷に変換するものであり、例えばａ−Ｓｅまたはテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）などで構成されている。画素電極２３は変換層２１に接触しており、変換層２１で変換された電荷を収集する。アクティブマトリクス基板２５にはコンデンサ２７、スイッチング素子２９、出力電極３１、および制御電極３３が設けられている。なお、変換層２１は本発明における電荷変換手段に相当する。
【００４９】
コンデンサ２７は画素電極２３と電気的に接続されており、画素電極２３で収集された電荷を蓄積する。また、コンデンサ２７はスイッチング素子２９を介して出力電極３１と電気的に接続されている。スイッチング素子２９は、制御電極３３と電気的に接続されており、コンデンサ２７と出力電極３１との接続を制御する。スイッチング素子２９は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などが用いられる。出力電極３１は、信号線Ｑ１を介してアンプ７ａと電気的に接続されており、スイッチング素子２９をから出力された電荷をアンプ７ａに入力する。制御電極３３はゲート配線Ｇ１を介してゲートドライバ５と電気的に接続されており、スイッチング素子２９の動作を制御する。制御電極３３の動作は、ゲートドライバ５に制御される。なお、コンデンサ２７は本発明における変換電荷蓄積手段に相当し、スイッチング素子２９は本発明におけるスイッチング手段に相当する。
【００５０】
＜動作の説明＞
次に、図１および図２を参照して二次元画像検出器１の動作について説明する。まず、図２において符号ｙで示される方向から、被検体を透過したＸ線が二次元画像検出器１に放射される。そして、変換層２１において電磁波情報であるＸ線は電荷に変換される。共通電極層１９にはバイアス電圧が印加されているので、変換層２１において変換された電荷は、発生した電場に誘導されて画素電極２３によって収集され、各々の放射線検出画素１７ａ〜１７ｐが有するコンデンサ２７に蓄積される。このとき、各々のコンデンサ２７に蓄積された電荷を、蓄積電荷とする。
【００５１】
＜シグナル信号の読み出し＞
図１において、制御部１１からゲートドライバ５に対してはゲート動作信号が、アンプアレイ７，８に対してはアンプ動作信号が、ＡＤ変換部９，１０に対してはＡＤ変換信号が出力される。ゲートドライバ５はゲート動作信号に基づいて、まずゲート配線Ｇ１およびＧ４を介して、第１領域ｒ１におけるラインＨ１、および第２領域ｒ２におけるラインＨ４の制御電極３３を同時にオンの状態にする。オンの状態となった制御電極３３は、スイッチング素子２９をオンの状態にする。オンの状態となったスイッチング素子２９は、蓄積電荷を出力電極３１から出力させる。このとき出力電極３１から出力される電荷の流れをシグナル電流とする。出力されたシグナル電流は、信号線Ｑ１〜Ｑ４および信号線Ｒ１〜Ｒ４を介して、アンプアレイ７，８に入力される。これにより、放射線検出画素１７ａ〜１７ｄおよび放射線検出画素１７ｍ〜１７ｐからシグナル電流の読み出しが行われる。
【００５２】
アンプアレイ７，８はアンプ動作信号に基づいて、入力されたシグナル電流を増幅し、増幅されたシグナル電流は、ＡＤ変換部９，１０へと入力される。ＡＤ変換部９，１０はＡＤ変換信号に基づいて、入力されたシグナル電流をデジタル信号に変換する。以下、スイッチング素子２９がオンの状態で得られる、デジタル変換後のシグナル電流をシグナル信号と呼ぶこととする。そして、ラインＨ１およびラインＨ４の放射線検出画素のそれぞれについて得られたシグナル信号は画像処理装置１３に対して入力される。なお、ラインＨ１のシグナル信号を総称してシグナル信号Ｓ１とし、ラインＨ４のシグナル信号を総称してシグナル信号Ｓ４とする。
【００５３】
さらに、制御部１１からゲートドライバ５に対してはゲート動作信号が、アンプアレイ７，８に対してはアンプ動作信号が、ＡＤ変換部９，１０に対してはＡＤ変換信号が出力される。ゲートドライバ５はゲート動作信号に基づいて、次にゲート配線Ｇ２およびＧ３を介して、第１領域ｒ１におけるラインＨ２、および第２領域ｒ２におけるラインＨ３の制御電極３３を同時にオンの状態にさせ、以下、上述した動作を行う。すなわち、放射線検出画素１７ｅ〜１７ｈ，１７ｉ〜１７ｌのシグナル電流を増幅した後、デジタル信号に変換させる。そして、ラインＨ２およびラインＨ３の放射線検出画素１７ｅ〜１７ｈ，１７ｉ〜１７ｌについて得られたシグナル信号を画像処理装置１３に対して入力させる。なお、ラインＨ２のシグナル信号を総称してシグナル信号Ｓ２とし、ラインＨ３のシグナル信号を総称してシグナル信号Ｓ３とする。
【００５４】
このように、ゲートドライバ５は、第１領域ｒ１と第２領域ｒ２について１ラインずつ、合わせて２つのラインにおける制御電極３３を同時にオンにする。これに対し、放射線検出マトリクス３を分割しない構成とする場合、ゲートドライバ５は、１つのラインにおける制御電極３３を同時にオンにすることとなる。従って、放射線検出マトリクス３を２つの領域に分割させることで、全ての放射線検出画素１７のシグナル信号を読み出すまでに要する時間を約半分に短縮する構成となっている。
【００５５】
しかし、画像処理装置１３は、入力されたシグナル信号Ｓ１〜Ｓ４をそのまま用いて画像化を行っても、正確な画像情報を取得することはできない。なぜならば、上述した通り、出力電極３１からリーク電流が常に出力されている。そのため、スイッチング素子２９をオンの状態にすると、出力電極３１からは蓄積電荷にリーク電流が重畳した信号が出力される。すなわち、シグナル信号とは、実際にはデジタル信号化されたリーク電流（以下、リーク信号とする）が重畳した信号である。照射されたＸ線に基づいて変換された電荷信号とはコンデンサ２７に蓄積された電荷信号、すなわち蓄積電荷である。従って、より正確な画像情報を取得するためには、画像化を行う前にリーク信号を読み出し、リーク信号を用いてシグナル信号の補正を行う必要がある。
【００５６】
＜リーク信号の読み出し＞
そこでリーク信号を読み出すために、制御部１１からゲートドライバ５に対してはゲート動作信号が、アンプアレイ７，８に対してはアンプ動作信号が、ＡＤ変換部９，１０に対してはＡＤ変換信号が出力される。ゲートドライバ５は、ゲート動作信号に基づいて、ゲート配線Ｇ１〜Ｇ４を介して、全ての放射線検出画素１７の制御電極３３をオフにさせる。制御電極３３はオフの状態となっているので、スイッチング素子２９もオフの状態となる。このとき、スイッチング素子２９の部分で絶縁されるのが理想であるので、出力電極３１から電流は流れないはずである。
【００５７】
しかし、上述したように、実際はスイッチング素子２９のオン・オフに関わらず、コンデンサ２７に蓄積されている電荷の一部がスイッチング素子２９を通過し、出力電極３１からリーク電流として常に流れている。そのため、スイッチング素子２９がオフの状態であっても、リーク電流が信号線Ｑ１〜Ｑ４および信号線Ｒ１〜Ｒ４を介して、アンプアレイ７，８に入力される。
【００５８】
アンプアレイ７，８はアンプ動作信号に基づいて、入力されたリーク電流を増幅し、ＡＤ変換部９，１０に出力する。ＡＤ変換部９，１０はＡＤ変換信号に基づいて、入力されたリーク電流をデジタル信号に変換する。こうして、スイッチング素子２９がオフの状態で得られる、デジタル変換後の信号をリーク信号とする。そして、各々の信号線について得られたリーク信号が画像処理装置１３に対して入力される。なお、各々の信号線におけるリーク信号を総称して、リーク信号ＬＫとする。
【００５９】
このとき、例えば第１領域ｒ１において、放射線検出画素１７ａおよび放射線検出画素１７ｅの出力電極３１から流れるリーク電流は、合計されてアンプ７ａに入力され、ＡＤ変換器９ａによってデジタル化される。なぜならば、放射線検出画素１７ａおよび放射線検出画素１７ｅの出力電極３１は、それぞれ信号線Ｑ１に並列に接続されているからである。同様に、放射線検出画素１７ｂおよび放射線検出画素１７ｆのリーク電流は、信号線Ｑ２を介して合計されてアンプ７ｂに入力され、ＡＤ変換器９ｂによってデジタル化される。また、第２領域ｒ２でも同様に、例えば放射線検出画素１７ｉおよび放射線検出画素１７ｍのリーク電流は、信号線Ｒ１を介して合計されてアンプ８ａに入力され、ＡＤ変換器１０ａによってデジタル化される。従って、例えば放射線検出画素１７ａ、および放射線検出画素１７ｅのリーク電流はまとめて読み出されることとなる。
【００６０】
＜シグナル信号の補正＞
画像処理装置１３は、画像化を行う前に、収集したリーク信号を用いて、各々の放射線検出画素１７についてシグナル信号の補正を行う。具体的には、シグナル信号からリーク信号を減算する。放射線検出画素１７ａを例にとると、放射線検出画素１７ａから読み出されたシグナル信号の値から、信号線Ｑ１から読み出されたリーク信号の値を減算する。そして、減算補正によって得られた値が放射線検出画素１７ａの蓄積電荷に基づくデジタル信号の値となる。以下、蓄積電荷に基づくデジタル信号を蓄積信号と呼ぶこととする。そして、同様の補正を放射線検出画素１７ｂ〜１７ｐに対しても行い、各々の放射線検出画素１７について、蓄積信号を算出する。なお、これら蓄積信号を総称して、蓄積信号Ｔとする。
【００６１】
＜透視画像の取得＞
画像処理装置１３は、ＡＤ変換部９，１０から入力された蓄積信号Ｔに基づいて画像化を行い、得られた画像情報を画像表示装置１５に入力する。画像表示装置１５は、画像処理装置１３から入力された画像情報をもとに、被検体を透過したＸ線について透視画像を取得する。透視画像は蓄積信号Ｔ、すなわちリーク信号を含まないデジタル信号に基づいて取得されるので、透視画像には、リーク電流に起因する画像の乱れが発生しない。
【００６２】
従って、透視画像の取得には、シグナル信号の読み出しとは別に、リーク信号の読み出しが必要となる。実施例１の構成は、リーク信号の読み出しに関して、独自の構成を備えている。この構成によれば、負の値をとるリーク電流に信号を加算し、リーク電流を正の値に変換させる。正のアナログ信号となったリーク電流は、アンプアレイ７，８を構成する各アンプ７ａ〜７ｄ、８ａ〜８ｄに入力される。そして、ＡＤ変換部９，１０は、正のアナログ信号についてデジタル変換を行い、リーク信号が読み出されるのである。
【００６３】
＜実施例１の特徴的な構成＞
図３を用いて、実施例１において信号を加算させるための構成について説明する。なお、各々の放射線検出画素の全てについて、以下に述べる構成が設けられているので、例として放射線検出画素１７ａを用いて説明する。
【００６４】
放射線検出画素１７ａには、切り替えスイッチ３５と、配線３６と、コンデンサ３７と、第１ノード３９と、第２ノード４１が設けられている。切り替えスイッチ３５は、配線３６と電気的に接続されており、配線３６と接続するノードの切り替えを行う。配線３６は信号線Ｑ１の一部であり、スイッチング素子２９とＡＤ変換器９ａとを接続する。コンデンサ３７は、切り替えスイッチ３５と配線３６との間に設けられており、アンプ７ａに入力される電荷を蓄積している。第１ノード３９は電圧ＶＱ１を有する端子であり、切り替えスイッチ３５を介して配線３６に接続されている。第２ノード４１は電圧ＶＱ２を有する端子であり、切り替えスイッチ３５を介して配線３６に接続されている。電圧ＶＱ２は電圧ＶＱ１より高い電圧となるように設定されている。
【００６５】
なお、切り替えスイッチ３５は本発明におけるスイッチに相当し、コンデンサ３７は本発明における加算電荷蓄積手段に相当する。また、第１ノード３９は本発明における低電圧端子に相当し、第２ノードは本発明における高電圧端子に相当する。
【００６６】
そして、実施例１において、切り替えスイッチ３５と、コンデンサ３７と、第１ノード３９と、第２ノード４１とは、本発明における加算手段に相当し、配線３６は本発明における接続配線に相当する。
【００６７】
＜実施例１における信号の加算＞
切り替えスイッチ３５は、リーク電流に信号を加算させる際に、配線３６と接続するノードを第１ノード３９から第２ノード４１へと切り替える。すなわち、コンデンサ３７に印加される電圧が（ＶＱ２−ＶＱ１）だけ高くなるので、コンデンサ３７に蓄積されていた電荷が、コンデンサ３７に印加される電圧の変化に応じてアンプ７ａへと出力される。そして、アンプ７ａに入力される電荷、すなわち正の信号が多くなるので、負の信号となっているリーク電流は正の値に変換される。その結果、アンプ７ａを介してＡＤ変換器９ａに入力されるリーク電流も正の値となるので、リーク電流をデジタル変換させ、リーク信号を取得することが可能となる。
【００６８】
コンデンサ３７の静電容量をＣ、コンデンサ３７から出力される電荷をＱとすると、Ｑ＝Ｃ×（ＶＱ２−ＶＱ１）となる。従って、Ｃ，ＶＱ１、およびＶＱ２の適当な値に設定することで、リーク電流を正の値に変換させるために適当な量の電荷をアンプ７ａに入力させることができる。
【００６９】
＜実施例１における動作の説明＞
実施例１に係る撮影シークエンスについて、図１、図３および図４を用いて説明する。
【００７０】
まず、図４に示される期間Ｐ１において、ゲートドライバ５はラインＨ１、およびラインＨ４のスイッチング素子２９をオンにする。ラインＨ１およびラインＨ４のシグナル電流はアンプアレイ７，８によって増幅された後、ＡＤ変換器９，１０によってデジタル変換される。そして、読み出されたシグナル信号Ｓ１、およびシグナル信号Ｓ４は画像処理装置１３に入力される。
【００７１】
次に、期間Ｐ２において、ゲートドライバ５はラインＨ２、およびラインＨ３のスイッチング素子２９をオンにする。ラインＨ２およびラインＨ３のシグナル電流はアンプアレイ７，８によって増幅された後、ＡＤ変換器９，１０によってデジタル変換される。そして、読み出されたシグナル信号Ｓ２、およびシグナル信号Ｓ３は画像処理装置１３に入力される。
【００７２】
ここで期間Ｐ１および期間Ｐ２においてシグナル信号が読み出される際には、切り替えスイッチ３５による切り替えを行わない。すなわち、期間Ｐ１および期間Ｐ２において、第１ノード３９が配線３６に接続されているので、コンデンサ３７からアンプアレイ７，８に対して電荷が入力されることはない。従って、出力電極３１から出力されたシグナル電流に対して信号が加算されることはない。
【００７３】
そして、リーク電流を読み出す前に、期間Ｕにおいて、切り替えスイッチ３５は配線３６と接続するノードを第１ノード３９から第２ノード４１へと切り替える。このとき、シグナル信号が読み出されないように、スイッチング素子２９はオフの状態にしておく。切り替えスイッチ３５による切り替えによって、アンプアレイ７，８に入力される電荷が多くなるので、ＡＤ変換部９，１０に入力されるリーク電流は負の値から正の値と変換される。
【００７４】
正の値と変換されたリーク電流は、ＡＤ変換部９，１０によってデジタル信号に変換される（図４の符号Ｗを参照）。ＡＤ変換部９，１０によってデジタル化されたリーク信号ＬＫは画像処理装置１３に入力される。
【００７５】
画像処理装置１３は、入力されたシグナル信号Ｓ１〜Ｓ４およびリーク信号ＬＫを用いて蓄積信号Ｔを算出し、蓄積信号Ｔに基づいて画像化を行う。得られた画像情報は画像表示装置１５に入力され、入力された画像情報をもとに透視画像が取得される。
【００７６】
実施例１において、リーク電流を読み出す場合に、コンデンサ３７からアンプアレイ７，８へ電荷が入力されるが、シグナル電流を読み出す場合には電荷の入力は行われない。その結果、後述する理由により、透視画像の階調が少なくなることなく、シグナル信号からリーク信号を減算する補正を行うことができる。すなわち、リーク電流に起因する画像の乱れの発生を防止するとともに、階調の多様な透視画像を取得することが可能となる。
【００７７】
＜リーク電流に加算する電流値の決定＞
実施例１において、リーク電流を確実にデジタル変換させるためには、どれほどの大きさの信号をリーク電流に加算すれば、確実にリーク信号を正の値に変換できるかをあらかじめ把握する必要がある。そこで、実験的に負の信号を識別できるＡＤ変換器を用い、リーク電流がとる負の値をあらかじめ読み出しておく。具体的には、まず、各々のアンプから出力される負のリーク信号を測定し、それらリーク信号のうち、最低のものを選択する。そして、選択された最低のリーク信号を正の値に変換させることのできるのに十分に大きい大きさの電流値を算出する。そして、算出された電流値に基づいて、コンデンサ３７の静電容量Ｃ、第１ノード３９の電圧ＶＱ１、および第２ノード３９の電圧ＶＱ２について適当な値を設定し、その設定に基づいて実際に透視画像の取得を行う。
【００７８】
＜実施例１の構成による効果＞
ここで図５を用いて、実施例１において上述した効果について説明する。
【００７９】
従来の構成を有する二次元画像検出器において、Ｘ線を照射して透過画像を取得する際には、あらかじめ、蓄積電荷の読み出しもリーク電流の出力もされていない基底状態におけるアンプの出力値を０に設定する。なぜならば、図５（ａ）に示すように、ＡＤ変換器が識別できるアンプの出力値の範囲が広くなるので、取得される透視画像の階調が多様になるからである。この場合、蓄積電荷は０であるので、リーク電流も０となるのが理想である。ＡＤ変換器は、０以上の値の信号を識別できるので、リーク電流はＡＤ変換器によってデジタル変換され、リーク信号が読み出されるはずである。
【００８０】
しかしながら、実際のリーク電流は負の値をとる。ＡＤ変換器は負の信号をデジタル変換できないので、ＡＤ変換器はリーク電流をデジタル変換させてリーク信号を読み出すことができない。そのため、シグナル信号からリーク信号を減算する補正を行えないので、取得される透視画像において、リーク電流に起因する画像の乱れが発生する。
【００８１】
従来の構成において、ＡＤ変換器に入力されるリーク電流を正の値とするために、図５（ｂ）に示すように、蓄積電荷の読み出しもリーク電流の出力もされていない基底状態におけるアンプの出力を０ではなく所定の正の値を取るように設定されていた。この場合、リーク電流の読み出しの際、リーク電流が負の値から正の値に引き上げられるので、ＡＤ変換器はリーク電流をデジタル変換し、リーク信号として読み出すことができる。そのため、シグナル信号からリーク信号を減算する補正を行うことができるので、取得される透視画像において、リーク電流に起因する画像の乱れを抑制することができる。
【００８２】
しかし、基底状態におけるアンプの出力を大きい値に設定すると、図５（ｂ）に示すように、ＡＤ変換器が識別できるアンプの出力値の範囲は、図５（ａ）と比較して狭くなる。その結果、ダイナミックレンジが減少するので、撮影される透視画像の階調が減少する。すなわち、従来の二次元画像検出器において、リーク電流を減算する補正を行うためにはダイナミックレンジを減少させねばならず、ダイナミックレンジを広くすると、シグナル信号からリーク信号を減算する補正を行うことができない。
【００８３】
そこで、発明者は鋭意検討の結果、ダイナミックレンジを減少させることなく、シグナル信号からリーク信号を減算する補正を行うことを可能とする二次元画像検出器に想到することとなった。すなわち、リーク電流を読み出すにあたり、あらかじめリーク電流に適当な正の信号を加算させ、ＡＤ変換部９，１０に入力されるリーク電流を正の値に変換させる。正の値に移動されたリーク電流はＡＤ変換部９，１０によってデジタル変換されることができるので、リーク信号を取得し、シグナル信号からリーク信号を減算する補正を行うことができる。
【００８４】
そして、シグナル信号を読み出す場合には正の信号を加算させる動作を行わせず、リーク電流を読み出す場合にのみ正の信号を加算させる動作を行わせる。その結果、図５（ｃ）に示すように、基底状態におけるアンプの出力値を０に設定しつつ、負の信号であるリーク電流を正の値に引き上げることができる。
【００８５】
基底状態におけるアンプの出力値を０に設定すると、ＡＤ変換部９，１０が識別できるアンプの出力値の範囲が広くなるので、取得される透視画像の階調が多様になる。そして、シグナル信号からリーク信号を減算する補正を行うことで、取得される透視画像において、リーク電流に起因する画像の乱れが発生することを防止できる。従って、本発明の実施例１において、多様な階調を有し、リーク電流に起因する画像の乱れが発生しない透視画像を取得することが可能となるのである。
【実施例２】
【００８６】
次に、図６を参照して本発明の実施例２を説明する。なお、各々の放射線検出画素の全てについて、以下に述べる構成が設けられているので、例として放射線検出画素１７ａを用いて説明する。
【００８７】
＜実施例２の特徴的な構成＞
放射線検出画素１７ａには、電流源４３と、配線４４と、電流源接続スイッチ４５と、接続スイッチ制御部４７が設けられている。電流源４３は、配線４４と電気的に接続されており、所定の電流ＩＡを配線４４に供給する。配線４４は信号線Ｑ１の一部であり、スイッチング素子２９とＡＤ変換器９ａとを接続する。電流源接続スイッチ４５は電流源４３と配線４４との間に設けられており、電流源４３を配線４４に接続させる。接続スイッチ制御部４７は電流源接続スイッチ４５に接続されており、電流源接続スイッチ４５の動作を制御する。
【００８８】
なお、電流源４３は本発明における電流供給手段に相当し、電流源接続スイッチ４５は本発明における電流供給制御手段に相当する。
【００８９】
また、実施例２において、電流源４３と、電流源接続スイッチ４５と、接続スイッチ制御部４７とは、本発明における加算手段に相当し、配線４４は本発明における接続配線に相当する。
【００９０】
＜実施例２における信号の加算＞
接続スイッチ制御部４７は、電流源接続スイッチ４５に対して電流源接続信号を出力させる。電流源接続スイッチ４５は、入力された電流源接続信号に基づいて、所定の期間Ｚにわたって電流源４３を配線４４と接続させる。すなわち、電流源４３からアンプ７ａ対して電荷が出力される。そのため、アンプ７ａに入力される電荷、すなわち正の信号が多くなるので、負の信号となっているリーク電流を正の値に変換させることができる。その結果、増幅されてＡＤ変換器９ａに入力されるリーク電流も正の値となるので、リーク電流をデジタル変換してリーク信号を取得することが可能となる。
【００９１】
電流源４３から電流ＩＡが所定の期間Ｚにわたってアンプ７ａに供給された場合、電流源４３からアンプ７ａに入力される電荷をＱとすると、Ｑ＝ＩＡ×Ｚの式が成り立つ。そこで、ＩＡおよびＺを適当な値に設定することで、リーク電流を正の値に変換させるために適当な量の電荷をアンプ７ａに入力させることができる。
【００９２】
実施例２に係る撮影シークエンスは、期間Ｐ１または期間Ｐ２において信号を加算させず、期間Ｕにおいて正の信号を加算させるという点で、図４に示される実施例１の撮影シークエンスと共通している。すなわち、実施例２では、期間Ｐ１または期間Ｐ２において、電流源４３を配線４４に接続させずにシグナル信号を読み出させる。そして、期間Ｕにおいて電流源４３を配線４４に接続させてリーク電流を負の値から正の値に変換させる。正の値に変換されたリーク電流はＡＤ変換部９，１０によってデジタル化され、期間Ｗにおいてリーク信号として読み出されるのである。
【００９３】
実施例２において、リーク電流を読み出す際にリーク電流に加算させる信号の大きさについては、実施例１と同様の方法であらかじめ算出しておく。そして、算出された電流値に基づいて、電流ＩＡ、および所定の期間Ｚについて適当な値を設定し、その設定に基づいて実際に透視画像の取得を行う。
【００９４】
上述の構成、および撮影シークエンスによって、実施例２において、実施例１と同様の効果を得ることができる。すなわち、実施例２に係る二次元画像検出器１において、リーク電流に起因する画像の乱れがなく、階調が多様な透視画像を取得することができる。
【実施例３】
【００９５】
次に、図７を参照して本発明の実施例３を説明する。なお、各々の放射線検出画素の全てについて、以下に述べる構成が設けられているので、例として放射線検出画素１７ａを用いて説明する。
【００９６】
＜実施例３の特徴的な構成＞
放射線検出画素１７ａには、加算器４９と、配線５０と、加算器制御部５１が設けられている。加算器４９は、配線５０に設けられており、配線５０に対して所定の電圧ＶＡを加算する。配線５０は信号線Ｑ１の一部であり、アンプ７ａとＡＤ変換器９ａとを接続する。加算器制御部５１は加算器４９に接続されており、加算器４９の動作を制御する。
【００９７】
なお、実施例３において、加算器４９と、加算器制御部５１とは、本発明における加算手段に相当する。
【００９８】
＜実施例３における信号の加算＞
加算器制御部５１は加算器４９に対して電圧加算信号を出力させる。加算器４９は、電圧加算信号に基づいて、配線５０に対して所定の電圧ＶＡを加算する。電圧の加算によって、負の信号であったリーク電流は正の信号に変換され、ＡＤ変換器９ａに入力される。その結果、ＡＤ変換器９ａはリーク電流をデジタル変換することができるので、リーク信号を取得することが可能となる。
【００９９】
実施例３に係る撮影シークエンスは、期間Ｐ１または期間Ｐ２において信号を加算させず、期間Ｕにおいて正の信号を加算させるという点で、図４に示される実施例１の撮影シークエンスと共通している。すなわち、実施例３では、期間Ｐ１または期間Ｐ２において、加算器４９による電圧の加算をさせずにシグナル信号を読み出させる。そして、期間Ｕにおいて加算器４９に電圧の加算を行わせ、リーク電流を負の値から正の値に変換させる。正の値に変換されたリーク電流はＡＤ変換部９，１０によってデジタル化され、期間Ｗにおいてリーク信号として読み出されるのである。
【０１００】
実施例３において、リーク電流を読み出す際にリーク電流に加算させる信号の大きさについては、実施例１と同様の方法であらかじめ算出しておく。そして、算出された電流値に基づいて、所定の電圧ＶＡについて適当な値を設定し、その設定に基づいて実際に透視画像の取得を行う。
【０１０１】
上述の構成、および撮影シークエンスによって、実施例３において、実施例１および実施例２と同様の効果を得ることができる。すなわち、実施例３に係る二次元画像検出器１において、リーク電流に起因する画像の乱れがなく、階調の多様な透視画像を取得することができる。
【０１０２】
さらに、実施例３において、リーク電流はアンプ７ａによって増幅された後に、加算器４９によって正の値に変換される。すなわち、加算器４９に起因するノイズがアンプ７ａによって増幅されることがない。すなわち、リーク電流に重畳されるノイズをより少なくすることができるので、より正確なリーク信号を用いてシグナル信号の補正を行うことができる。
【０１０３】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【０１０４】
（１）上述した各実施例では、図４に示しているように、１回の透視画像の撮影についてリーク信号を１回だけ読み出し、そのリーク信号を用いてシグナル信号の補正を行ったが、これに限られない。すなわち、１回の透視画像の撮影についてリーク信号を２回以上読み出してもよい。この場合、１回目に読み出したリーク信号の値と、２回目以降に読み出したリーク信号の値を平均する。そして求められた平均値をシグナル信号から減算し、蓄積信号を算出する。
【０１０５】
このように、２回以上読み出したリーク信号の平均値を算出することで、リーク信号をより正確に読み出すことができる。従って、リーク信号の平均値を用いてシグナル信号の補正を行うことで、リーク信号を読み出すタイミングの変動に起因する画像の乱れが、より少ない透視画像を取得することが可能となる。
【０１０６】
（２）上述した各実施例では、放射線検出マトリクス３を構成する放射線検出画素１７を２つの領域に分割する構成をとったが、これに限られない。すなわち、放射線検出マトリクス３を分割しない構成としてもよいし、２つ以上の領域に分割する構成をとってもよい。
【０１０７】
（３）上述した各実施例では、シグナル信号を読み出した後にリーク信号を読み出しているが、これに限られない。すなわち、シグナル信号の読み出しを行う前にリーク信号の読み出しを行ってもよいし、シグナル信号Ｓ１，Ｓ４を読み出した後にリーク信号を読み出し、最後にシグナル信号Ｓ２，Ｓ３を読み出してもよい。
【０１０８】
（４）上述した各実施例では、シグナル信号Ｓ１，Ｓ４を読み出した後、シグナル信号Ｓ２，Ｓ３を読み出しているが、これに限られない。すなわち、シグナル信号Ｓ１，Ｓ３を読み出した後、シグナル信号Ｓ２，Ｓ４を読み出しても良いし、シグナル信号Ｓ２，Ｓ３を読み出した後、シグナル信号Ｓ１，Ｓ４を読み出してもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１            …二次元画像検出器
３            …放射線検出マトリクス（画素マトリクス）
５            …ゲートトライバ（スイッチング制御手段）
７、８        …アンプアレイ（増幅手段）
９、１０      …ＡＤ変換部（デジタル変換手段）
１７ａ〜１７ｐ…放射線検出画素（画素）
２１          …変換層（電荷変換手段）
２７          …コンデンサ（変換電荷蓄積手段）
２９          …スイッチング素子（スイッチング手段）
３１          …出力電極
３５          …切り替えスイッチ（スイッチ）
３７          …コンデンサ（加算電荷蓄積手段）
３９          …第１ノード（低電圧端子）
４１          …第２ノード（高電圧端子）
４３          …電流源（電流供給手段）
４５          …接続スイッチ（電流供給制御手段）
４９          …加算器
Ｇ１〜Ｇ４    …ゲート配線
Ｈ１〜Ｈ４    …ライン
Ｑ１〜Ｑ４、Ｒ１〜Ｒ４…信号線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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