(57)【要約】【課題】コストあるいは容積を増大させずに放射線検出装置の感度を向上させる。【解決手段】放射線検出装置に、基板上に２次元配列された画素２０と信号線１８とゲート線１９と信号読出回路４０とオフセット補正用キャパシタ５２とを備える。ゲート線１８に画素２０に設けられた薄膜トランジスタ２２を閉状態にするパルス状信号が与えられると、放射線あるいはそれによって生成された蛍光をフォトダイオード２１が変換して蓄積キャパシタ２７に蓄積された電荷は、信号読出回路４０によって読み出される。パルス状信号の前あるいは後にオフセット補正用キャパシタ５２に誘導電荷を発生させることにより、信号読出回路４０で読み出される画素値を正方向あるいは負方向に補正する。【選択図】図３
2014165908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を電荷に変換する電荷変換素子とその電荷変換素子が変換した電荷を蓄積する蓄積キャパシタとスイッチング素子とをそれぞれ有する画素を基板の表面に２次元配列したアレイ基板と、
前記画素の列のそれぞれに対して設けられて前記スイッチング素子を介して前記キャパシタに接続された複数の信号線と、
前記画素の行のそれぞれに対して設けられて前記スイッチング素子に接続された複数のゲート線と、
前記ゲート線に前記スイッチング素子を閉状態にするパルス状信号を順次与えるゲート駆動部と、
前記信号線に接続されて前記キャパシタに蓄積された電荷を読み出す信号読出回路と、
前記信号線に接続されて誘導電荷を発生する誘導電荷発生部と、
前記誘導電荷発生部に所定のタイミングで前記誘導電荷を発生させる誘導電荷制御器と、
を具備することを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
前記所定のタイミングは前記信号読出回路が前記電荷を読み出す読出期間内であって前記パルス状信号よりも前あるいは後のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記誘導電荷発生部は前記信号線に接続されたオフセット補正用キャパシタとそのオフセット補正用キャパシタにオフセット電圧を印加する誘導電荷発生電源とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記信号読取回路は前記スイッチング素子が開状態のときに前記信号線の信号をサンプリングするリセットサンプリング部と前記スイッチング素子が閉状態のときに前記信号線の信号をサンプリングする信号サンプリング部と前記リセットサンプリング部がサンプリングした信号と前記信号サンプリング部がサンプリングした信号との差を増幅する差動増幅回路とを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
放射線を電荷に変換する電荷変換素子とその電荷変換素子が変換した電荷を蓄積する蓄積キャパシタとスイッチング素子とをそれぞれ有する画素を基板の表面に２次元配列したアレイ基板と、前記画素の列のそれぞれに対して設けられて前記スイッチング素子を介して前記キャパシタに接続された複数の信号線と、前記画素の行のそれぞれに対して設けられて前記スイッチング素子に接続された複数のゲート線と、前記ゲート線に前記スイッチング素子を開閉させるゲート信号を与えるゲート駆動部と、前記信号線に接続されて前記キャパシタに蓄積された電荷を読み出す信号読出回路と、を有する放射線検出装置の動作方法において、
前記ゲート線に前記スイッチング素子を閉状態にするパルス状信号を順次与える工程と、
前記信号線に接続された誘導電荷発生部に誘導電荷を発生するタイミングを決定する工程と、
前記タイミングで前記誘導電荷発生部に前記誘導電荷を発生させる工程と、
を具備することを特徴とする放射線検出装置の動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、全般的に、放射線検出装置およびその動作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年Ｘ線等放射線を用いた平面センサが医療用途、産業用途などの分野で用いられている。Ｘ線平面センサには、液晶表示機などに用いられるＴＦＴガラス基板を用いてその上にＸ線を電気に変換する直接変換方式や、Ｘ線を一旦光に変え光電変換で電気信号に変換する間接変換方式がある。
【０００３】
放射線による被曝線量を低減する目的で、少ない線量でも画像を読み取るＸ線平面センサが必要とされ、感度、ノイズの低減がなされている。これにより、画像信号は非常に微小なものとなり、電気信号の増幅率も高くなる。増幅率を高くすると、ＴＦＴの固定ノイズも増幅され、画像信号の多くがＴＦＴの固定ノイズとなる。ＴＦＴの固定ノイズは、設計、製造プロセスなどに影響され、個々のＴＦＴガラス基板毎に除去する必要がある。
【０００４】
画像信号は、電荷として読み出され、積分アンプにて読み出す。１つの画素の電荷は、その画素に接続されているＴＦＴをＯＮすることで積分アンプに読み出される。積分アンプのコンデンサにはＴＦＴをＯＮしている間に移動する電荷が蓄積され、ＴＦＴをＯＦＦした後の積分アンプの出力電圧を読み出すことで画像信号とする。
【０００５】
ＴＦＴをＯＮしている際に、画像として有効な電荷と、他の固定ノイズ電荷が積分アンプに蓄積される。これを除去する方法としては、アンプの出力電圧をＡＤコンバータでデジタル信号に変換し、デジタル信号での補正により取り除く方法が一般的である。また、ＴＦＴガラス基板上に積分アンプに読み出す信号ライン上に任意の容量を持って接続されたオフセット補正ラインに電圧を印加し、読み出しの際に制御することで積分アンプに読み出される電荷に誘導電荷を加えることでアナログ的に補正を掛ける方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−５６３８２号公報
【特許文献２】特開２００４−３７３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
デジタル画像による補正は、ＡＤコンバータでの変換の際に、有効な入力信号が固定ノイズ分失われることになる。このため、得られる画像信号としては、ＡＤコンバータの変換ビット数より１ビット乃至２ビット少なくなる。
【０００８】
これを回避するために、ＴＦＴガラス基板上のオフセット補正ラインに電圧を印加して制御する方法がある。しかし、ＴＦＴガラス基板から画素の電荷を読み出す際の固定ノイズは、プラス電荷であったりマイナス電荷であったり、ＴＦＴガラス基板の個体差およびＴＦＴを動作させる条件で異なってくる。場合によっては、Ｘ線平面センサの駆動条件によって、都度調整する必要もある。
【０００９】
このため、オフセット補正ラインに印加する電圧は、プラスマイナスの電圧を要することとなり、２つの電源を要する。その結果、電源からのノイズ抑制する回路など、回路のコストアップ、消費電力の増大、容積の増大が問題となる。特に、低消費電力、少容積が要求されるポータブルタイプのＸ線変面検出器では、大きな課題である。
【００１０】
そこで、実施形態は、コストあるいは容積を増大させずに放射線検出装置の感度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、実施形態によれば、放射線検出装置は、放射線を電荷に変換する電荷変換素子とその電荷変換素子が変換した電荷を蓄積する蓄積キャパシタとスイッチング素子とをそれぞれ有する画素を基板の表面に２次元配列したアレイ基板と、前記画素の列のそれぞれに対して設けられて前記スイッチング素子を介して前記キャパシタに接続された複数の信号線と、前記画素の行のそれぞれに対して設けられて前記スイッチング素子に接続された複数のゲート線と、前記ゲート線に前記スイッチング素子を閉状態にするパルス状信号を順次与えるゲート駆動部と、前記信号線に接続されて前記キャパシタに蓄積された電荷を読み出す信号読出回路と、前記信号線に接続されて誘導電荷を発生する誘導電荷発生部と、前記誘導電荷発生部に所定のタイミングで前記誘導電荷を発生させる誘導電荷制御器と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
また、実施形態によれば、放射線を電荷に変換する電荷変換素子とその電荷変換素子が変換した電荷を蓄積する蓄積キャパシタとスイッチング素子とをそれぞれ有する画素を基板の表面に２次元配列したアレイ基板と、前記画素の列のそれぞれに対して設けられて前記スイッチング素子を介して前記キャパシタに接続された複数の信号線と、前記画素の行のそれぞれに対して設けられて前記スイッチング素子に接続された複数のゲート線と、前記ゲート線に前記スイッチング素子を開閉させるゲート信号を与えるゲート駆動部と、前記信号線に接続されて前記キャパシタに蓄積された電荷を読み出す信号読出回路と、を有する放射線検出装置の動作方法は、前記ゲート線に前記スイッチング素子を閉状態にするパルス状信号を順次与える工程と、前記信号線に接続された誘導電荷発生部に誘導電荷を発生するタイミングを決定する工程と、前記タイミングで前記誘導電荷発生部に前記誘導電荷を発生させる工程と、を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態による放射線検出装置の模式的斜視図である。
【図２】一実施形態による放射線検出器の回路図である。
【図３】一実施形態による信号読出回路の回路図である。
【図４】放射線検出器の画素値のヒストグラムの例である。
【図５】一実施形態によるタイミングチャートの例である。
【図６】一実施形態によるタイミングチャートの他の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、一実施形態による放射線検出装置の模式的斜視図である。
【００１５】
本実施形態の放射線検出器１１は、放射線像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサであり、たとえば一般医療用途などに用いられる。放射線検出装置１０は、この放射線検出器１１と、支持板３１と、回路基板３０と、フレキシブル基板３２とを有している。放射線検出器１１は、アレイ基板１２とシンチレータ膜１３とを有している。放射線検出器１１は、入射したＸ線を検出して蛍光に変換し、その蛍光を電気信号に変換する。放射線検出装置１０は、放射線検出器１１を駆動し、放射線検出器１１から出力された電気信号を画像情報として出力する。放射線検出装置１０が出力した画像情報は、外部のディスプレイなどに表示される。
【００１６】
アレイ基板１２は、ガラス基板１６を有している。ガラス基板１６の表面には、複数の微細な画素２０が正方格子状に配列されている。それぞれの画素２０は、薄膜トランジスタ２２とフォトダイオード２１とを有している。また、ガラス基板１６の表面には、画素２０が配列された正方格子の行と同数のゲート線１８が各画素２０の間を延びている。さらに、ガラス基板１６の表面には、画素２０が配列された正方格子の列の数と同数の信号線１９が各画素２０の間を延びている。
【００１７】
アレイ基板１２の表面は、図示しない保護膜が形成されていて、画素２０が配列された領域はその保護膜で覆われている。シンチレータ膜１３は、アレイ基板１２の画素２０が配列された領域の表面に形成されている。
【００１８】
シンチレータ膜１３は、アレイ基板１２の表面に設けられ、Ｘ線が入射すると可視光領域の蛍光を発生する。発生した蛍光は、アレイ基板１２の表面に到達する。
【００１９】
シンチレータ膜１３は、たとえばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：ナトリウム（Ｎａ）などを真空蒸着法で柱状構造に形成したものである。ＣｓＩ：Ｔｌの柱状構造結晶の柱（ピラー）の太さは、最表面でたとえば８〜１２μｍ程度である。あるいは、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）蛍光体粒子をバインダ材と混合し、アレイ基板１２上に塗布して焼成および硬化し、ダイサによりダイシングするなどで溝部を形成して四角柱状に形成してシンチレータ膜１３を形成してもよい。これらの柱間には、大気、あるいは酸化防止用の窒素（Ｎ２）などの不活性ガスが封入され、あるいは真空状態としてもよい。
【００２０】
アレイ基板１２は、シンチレータ膜１３で発生した蛍光を受光して電気信号を発生する。その結果、入射したＸ線によってシンチレータ膜１３で発生した可視光像は、電気信号で表現された画像情報に変換される。
【００２１】
放射線検出器１１は、シンチレータ膜１３が形成された面の反対側の面と支持板３１とが接触するように、支持板３１に支持されている。回路基板３０は、支持板３１の放射線検出器１１に対して反対側に配置されている。アレイ基板１２の周辺部にはゲート線１８および信号線１９の端部が保護膜で覆われずに露出した部分が形成されていて、その部分に接続されたフレキシブル基板３２によって放射線検出器１１と回路基板３０との間が電気的に接続されている。
【００２２】
図２は、本実施形態による放射線検出器の回路図である。
【００２３】
それぞれのフォトダイオード２１は、スイッチング素子である薄膜トランジスタ２２を介してゲート線１８および信号線１９に接続されている。また、それぞれのフォトダイオード２１には、蓄積キャパシタ２７が接続されている。なお、蓄積キャパシタ２７は、フォトダイオード２１の容量が兼ねる場合もあり、必ずしも必要ではない。フォトダイオード２１の薄膜トランジスタ２２に接続された端子とは反対側の端子は、図示しない電源に接続されている。
【００２４】
配列の同じ行に位置する画素２０の薄膜トランジスタ２２のゲート電極は、同一のゲート線１８に接続されている。配列の同じ列に位置する画素２０のフォトダイオード２１および蓄積キャパシタ２７は、薄膜トランジスタ２２を介して同一の信号線１９に接続されている。
【００２５】
各薄膜トランジスタ２２は、フォトダイオード２１への蛍光の入射にて発生した電荷を蓄積および放出させるスイッチング機能を担う。薄膜トランジスタ２２は、結晶性を有する半導体材料である非晶質半導体としてのアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）、あるいは多結晶半導体であるポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料にて少なくとも一部が構成されている。
【００２６】
また、放射線検出器１０は、オフセット補正ライン５１を有している。オフセット補正ライン５１は、たとえばゲート線１８と平行に延びている。オフセット補正ライン５１と各信号線１９との間には、オフセット補正用キャパシタ５２が設けられている。
【００２７】
オフセット補正ライン５１およびオフセット補正用キャパシタ５２は、アレイ基板１２上に形成されている。オフセット補正ライン５１は、たとえばゲート線１８と同じプロセスで形成される。オフセット補正用キャパシタ５２は、たとえば蓄積キャパシタ２７と同じプロセスで形成される。
【００２８】
なお、図１および図２において、画素は５行５列あるいは４行４列分しか記載していないが、実際にはもっと多く、解像度、撮像面積に応じて必要な画素２０が形成されている。
【００２９】
本実施形態による放射線検出装置１０は、ＴＦＴドライバ２３と信号読出回路４０と誘導電荷発生電源５３と誘導電荷制御器５４とを有している。ＴＦＴドライバ２３は、ゲート線１８に接続されている。信号読出回路４０は、信号線１９に接続されている。誘導電荷発生電源５３は、オフセット補正ライン５１に接続されている。誘導電荷制御器５４は、誘導電荷発生電源５３に接続されている。
【００３０】
ＴＦＴドライバ２３は、薄膜トランジスタ２２をＯＮすなわち閉状態にさせるＯＮ信号をゲート線１８に順次与える。信号読出回路４０は、ＯＮ信号が与えられたゲート線１８に接続された画素２０の蓄積キャパシタ２７から画素値の信号を読み出す。ＴＦＴドライバ２３および信号読出回路４０は、たとえば回路基板３０上に設けられている。
【００３１】
誘導電荷発生電源５３は、オフセット補正ライン５１に所定の電圧を印加する。誘導電荷制御器５４は、誘導電荷発生電源５３がオフセット補正ライン５１に電圧を印加するタイミングを制御する。
【００３２】
図３は、一実施形態による信号読出回路の回路図である。
【００３３】
信号読出回路４０は、リードアウトＩＣ６０と、差動増幅回路７０とＡＤ変換回路７１とを有している。リードアウトＩＣ６０は、積分アンプ６１とリセットサンプリング部６２と信号サンプリング部６３とリセットマルチプレクサ６４と信号マルチプレクサ６５とを有している。
【００３４】
積分アンプ６１は、信号線１９に接続されている。積分アンプ６１には、リセットスイッチ６６が設けられている。積分アンプ６１は、リセットスイッチ６６が開状態のときに、信号線１９を流れる電荷を積分して出力する。
【００３５】
リセットサンプリング部６２と信号サンプリング部６３は、互いに並行に、積分アンプ６１の出力に接続されている。リセットサンプリング部６２および信号サンプリング部６３は、それぞれリセットサンプリングスイッチ６７および信号サンプリングスイッチ６８、並びに、リセットサンプリングキャパシタ４１および信号サンプリングキャパシタ４２が設けられている。
【００３６】
リセットマルチプレクサ６４は、差動増幅回路７０の一方の入力とリセットサンプリング部６２との間に設けられている。信号マルチプレクサ６５は、差動増幅回路７０の他方の入力と信号サンプリング部６３との間に設けられている。
【００３７】
図３において、積分アンプ６１およびリセットサンプリング部６２および信号サンプリング部６３は１つしか記載していないが、これらは、すべての信号線１９に対して設けられている。リセットマルチプレクサ６４および信号マルチプレクサ６５は、それぞれ１つのリセットサンプリング部６２および信号サンプリング部６３に接続されているが、実際には、複数の信号線１９に対して設けられたリセットサンプリング部６２および信号サンプリング部６３に接続されている。
【００３８】
あるゲート線１８に接続された画素２０から画素値を読み出す場合、まず、積分アンプ６１のリセットスイッチ６６を閉の状態から開の状態に変化させる。これにより、積分アンプ６１がリセットされた状態から、リセットスイッチ６６が開となり積分が可能な状態となる。この際、ゲート線１８に与えられるゲート信号はＯＦＦ、すなわち、各画素２０の薄膜トランジスタ２２は開の状態であり、各画素２０の画素値はキャパシタ２７に保持されたままである。
【００３９】
次に、リセットサンプリング部６２のリセットサンプリングスイッチ６７を閉にし、所定の時間が経過した後に開にして、リセット信号をサンプリングする。これにより、リセットサンプリングキャパシタ４１に、リセット状態の信号がサンプリングされ、ホールドされる。
【００４０】
このようにしてリセットサンプリングが完了した後、１本のゲート線１８にＯＮ信号を与える。これにより、そのゲート線１８に接続された薄膜トランジスタ２２が閉状態となり、蓄積キャパシタ２７に保持された電荷が積分アンプ６１で積分される。画素値のサンプリングに十分な時間が経過した後、ゲート信号をＯＦＦとする。これにより、積分アンプ６１のキャパシタに画素値に対応した電荷が蓄積される。
【００４１】
画素２０の蓄積キャパシタ２７に蓄積された電荷の積分が終了した後、信号サンプリング部６３の信号サンプリングスイッチ６８を閉にし、さらに所定の時間が経過した後に開にする。これにより、信号サンプリング部６３の信号サンプリングキャパシタ４２に画素値に対応した電圧がサンプリングされその電圧がホールドされる。
【００４２】
このようにして、各信号線１９に接続されたリセットサンプリング部６２および信号サンプリング部６３にリセット信号および画素値信号の積分値がサンプリングされる。各信号線１９に接続されたリセットサンプリング部６２および信号サンプリング部６３にサンプリングされたリセット信号および画素値信号は、順次、リセットマルチプレクサ６４および信号マルチプレクサ６５によって差動増幅回路６８に伝達される。差動増幅回路７０は、リセット信号と画素値信号との差分を演算する。差動増幅回路７０によってアナログ演算された演算結果は、ＡＤ変換回路７１に伝達され、デジタル値に変換される。デジタル値に変換された演算結果は、外部の機器に伝達され、たとえば画面上に表示される。
【００４３】
図４は、放射線検出器の画素値のヒストグラムの例である。
【００４４】
放射線による被曝線量を低減する目的で、少ない線量でも画像を読み取るＸ線平面センサが必要とされ、感度、ノイズの低減がなされている。これにより、画像信号は非常に微小なものとなり、電気信号の増幅率も高くなる。増幅率を高くすると、薄膜トランジスタ２２の固定ノイズも増幅され、画像信号の大きな部分が薄膜トランジスタ２２の固定ノイズとなる。薄膜トランジスタ２２の固定ノイズは、設計、製造プロセスなどに影響され、個々のアレイ基板１２毎に除去する必要がある。
【００４５】
薄膜トランジスタ２２の固定ノイズなどの影響により、放射線検出器１１から出力される画素値は、Ｘ線が照射されていない状態であっても、ある程度の幅を持つ分布を示す。この分布は、個々のアレイ基板１２毎、すなわち、放射線検出器１１毎に、たとえば、図４に破線で示すように、異なっている。つまり、薄膜トランジスタ２２の固定ノイズなどに起因したＸ線が入射していないときの画素値の分布は、所定の値に対してプラス方向およびマイナス方向にばらついている。
【００４６】
放射線検出器１１の感度を高くするために回路ゲインを上げると、固定ノイズの幅、ばらつきは大きくなり、アンプ回路の飽和を越える状態になる。また、Ｘ線が入射しない状態でアンプの飽和点を越えなくても、Ｘ線照射による信号が入った場合に回路のアンプが飽和する場合がある。
【００４７】
そこで、本実施形態による放射線検出器１１は、アレイ基板１２の固定ノイズなどによる影響をできるだけ小さくするために、信号線１９に接続されたオフセット補正用キャパシタ５２に誘導電荷を発生させて、画素値信号あるいはリセット信号をオフセットさせている。
【００４８】
つまり、仮想的には、図４に破線で示したような未照射時の補正しない画素値分布を実線で示した未照射時の画素値分布に補正している。これによりアレイ基板１２毎のばらつきによらず、Ｘ線照射量が同じであれば、Ｘ線照射時と未照射時の画素値の差をほぼ一定にすることができる。その結果、アレイ基板１２毎のばらつきを考慮した場合に比べて、アンプ回路が飽和しないような最大の回路ゲインを高くすることができる。
【００４９】
図５は、本実施形態によるタイミングチャートの例である。このタイミングチャートには、積分アンプ６１の積分値をあわせて示した。図５において、ＯＥＮ＿Ｇａｔｅは薄膜トランジスタ２２に与えられる信号、ＯＣＬはオフセット補正ライン５１に与えられる信号、ＩＲＳＴは積分アンプ６１のリセットスイッチ６６に与えられる信号、ＳＨ＿ｒはリセットサンプリングスイッチ６７に与えられる信号、ＳＨ＿ｓは信号サンプリングスイッチ６８に与えられる信号、ＣＬＫはクロック信号を示している。
【００５０】
図５に１Ｇａｔｅ  Ｌｉｎｅと示された読出期間内で、一つのゲート線１８に接続された画素２０について処理を行う。この処理は、Integrationの期間における画素値の積分と、MUX Read Outの期間における画素値の増幅およびデジタル化とからなる。
【００５１】
この例では、リセットサンプリングの際にオフセット補正ライン５１にＯＮ信号を与えてオフセット補正用キャパシタ５２に誘導電荷を発生させる。まず、リセットスイッチ６６をＯＮ、すなわち閉じた状態にして積分アンプ６１をリセットした後、リセットスイッチ６６をＯＦＦすなわち開いた状態にして、積分アンプ６１で積分可能な状態にする。その後、リセットサンプリングスイッチ６７をＯＮ、すなわち閉状態にして、リセットサンプリング部６２でリセット信号のサンプリングを開始する。
【００５２】
リセットサンプリングを開始した直後、オフセット補正ライン５１にＯＮ信号を与える。これによりオフセット補正用キャパシタ５２に誘導電荷が発生する。オフセット補正用キャパシタ５２に発生した誘導電荷の分（ΔＶ）だけ、リセット信号は変化する。この例では、オフセット補正用キャパシタ５２には、リセット信号あるいは画素値信号を正方向にオフセットする誘導電荷が発生するように誘導電荷発生電源５３の極性を設定しているが、負方向にオフセットするようにしてもよい。
【００５３】
その後、リセットサンプリングスイッチ６７をＯＦＦ、すなわち開状態にして、リセットサンプリング部６２で積分したリセットサンプリング値をホールドする。このリセットサンプリング値は、ΔＶだけ補正されている。リセットサンプリングスイッチ６７をＯＦＦとした後、オフセット補正ライン５１に与えられる信号をＯＦＦとする。また、ゲート線１８にＯＮ信号を与える。これによりＯＮ信号が与えられたゲート線１８に接続された画素２０の薄膜トランジスタ２２がＯＮ、すなわち閉状態となり、その画素２０の蓄積キャパシタ２７から電荷信号が信号線１９を介して積分アンプ６１に伝達される。
【００５４】
薄膜トランジスタ２２がＯＮの状態で所定の時間が経過した後、ゲート線１８のＯＮ信号はＯＦＦ信号に切り替えられる。これにより、積分アンプ６１での画素値の積分が終了する。その後、信号サンプリングスイッチ６８をＯＮ、すなわち閉状態にして信号サンプリング部６３で積分アンプ６１での画素値の積分値Ｖｓを信号サンプリング部６３にサンプリングする。積分値のホールドが完了した後、信号サンプリングスイッチ６８をＯＦＦ、すなわち開状態にして、サンプリングした信号サンプリング値をホールドする。
【００５５】
ホールドされたリセット信号の積分のサンプリング値、および、ホールドされた蓄積キャパシタ２７の電荷信号の積分のサンプリング値は、リセットマルチプレクサ６４および信号マルチプレクサ６５によって信号線１９毎に差動増幅回路７０に伝達される。差動増幅回路７０は、リセット信号の積分のサンプリング値および蓄積キャパシタ２７の電荷信号の積分のサンプリング値との差、すなわち、（Ｖｓ−ΔＶ）に比例した値を出力する。この例では、リセット信号が正方向にオフセットされているため、差動増幅回路７０の出力は、画素値が小さくなる方向に補正されたものとなる。
【００５６】
図６は、本実施形態によるタイミングチャートの他の例である。このタイミングチャートには、積分アンプ６１の積分値をあわせて示した。図６において、ＯＥＮ＿Ｇａｔｅは薄膜トランジスタ２２に与えられる信号、ＯＣＬはオフセット補正ライン５１に与えられる信号、ＩＲＳＴは積分アンプ６１のリセットスイッチ６６に与えられる信号、ＳＨ＿ｒはリセットサンプリングスイッチ６７に与えられる信号、ＳＨ＿ｓは信号サンプリングスイッチ６８に与えられる信号、ＣＬＫはクロック信号を示している。
【００５７】
この例では、信号サンプリングの際にオフセット補正ライン５１にＯＮ信号を与えてオフセット補正用キャパシタ５２に誘導電荷を発生させる。まず、リセットスイッチをＯＮ、すなわち閉じた状態にして積分アンプ６１をリセットした後、リセットスイッチをＯＦＦすなわち開いた状態にして、積分アンプ６１で積分可能な状態にする。その後、リセットサンプリングスイッチ６７をＯＮ、すなわち閉状態にして、リセットサンプリング部６２でリセット信号のサンプリングを開始する。その後、リセットサンプリングスイッチ６７をＯＦＦ、すなわち開状態にして、リセットサンプリング部６２でリセット信号のサンプリング値をホールドする。
【００５８】
次に、ゲート線１８にＯＮ信号を与える。これによりＯＮ信号が与えられたゲート線１８に接続された画素２０の薄膜トランジスタ２２がＯＮ、すなわち閉状態となり、その画素２０の蓄積キャパシタ２７から電荷信号が信号線１９を介して積分アンプ６１に伝達される。薄膜トランジスタ２２がＯＮの状態で所定の時間が経過した後、ゲート線１８のＯＮ信号はＯＦＦ信号に切り替えられる。これにより、積分アンプ６１での画素値の積分が終了する。画素２０の電荷信号の積分値をＶｓとする。
【００５９】
その後、信号サンプリングスイッチ６８をＯＮ、すなわち閉状態にして信号サンプリング部６３で積分アンプ６１での画素値の積分値Ｖｓのサンプリングを開始する。信号サンプリングを開始した直後、オフセット補正ライン５１にＯＮ信号を与える。これによりオフセット補正用キャパシタ５２に誘導電荷が発生する。オフセット補正用キャパシタ５２に発生した誘導電荷の分（ΔＶ）だけ、画素値信号は変化する。この例では、オフセット補正用キャパシタ５２には、リセット信号あるいは画素値信号を正方向にオフセットする誘導電荷が発生するように誘導電荷発生電源５３の極性を設定しているが、負方向にオフセットするようにしてもよい。画素値の積分値のホールドが完了した後、信号サンプリングスイッチ６８をＯＦＦ、すなわち開状態にして、その積分値をホールドする。信号サンプリングスイッチ６８をＯＦＦとした後、オフセット補正ライン５１に与えられる信号をＯＦＦとする。
【００６０】
ホールドされたリセット信号の積分のサンプリング値、および、ホールドされた蓄積キャパシタ２７の電荷信号の積分のサンプリング値は、リセットマルチプレクサ６４および信号マルチプレクサ６５によって信号線１９毎に差動増幅回路７０に伝達される。差動増幅回路７０は、リセット信号の積分のサンプリング値および蓄積キャパシタ２７の電荷信号の積分のサンプリング値との差、すなわち、（Ｖｓ＋ΔＶ）に比例した値を出力する。この例では、画素値信号が正方向にオフセットされているため、差動増幅回路７０の出力は、画素値が大きくなる方向に補正されたものとなる。
【００６１】
このように、本実施形態では、あるゲート線１８に接続された画素２０から、画素値すなわち蓄積キャパシタ２７の電荷信号を読み出す読出期間内の、特に、電荷信号を積分する期間内に信号線１９に接続されたオフセット補正用キャパシタ５２に誘導電荷を発生させている。このオフセット補正用キャパシタ５２に誘導電荷を発生させるタイミングを、画素値すなわち蓄積キャパシタ２７から電荷信号を読み出すタイミング、すなわち、薄膜トランジスタ２２を開状態にするパルス状信号よりも前あるいはその後にすることにより、画素値を正方向あるいは負方向に補正することができる。したがって、誘導電荷発生電源５３が印加するオフセット電圧の極性が正あるいは負のいずれかであっても、画素値を正方向および負方向のいずれにも補正することができる。
【００６２】
たとえば、まず、信号読出回路４０の回路ゲインなどに対応した理想的な画素値分布を定めておく。また、アレイ基板１２を製造した後の検査において、個々のアレイ基板１２の薄膜トランジスタ２２の固定ノイズなどに起因した画素値の分布を測定する。この画素値の分布と理想的な画素値分布とを比較して、個々のアレイ基板１２毎に画素値の補正量を決定する。この補正量に対応するように、オフセット電圧の大きさと、そのオフセット電圧で誘導電荷を発生させるタイミングを決定する。決定されたオフセット電圧およびタイミングは、誘導電荷発生電源５３および誘導電荷制御器５４に設定される。
【００６３】
このようなアナログ補正によって、デジタル補正よりも画素値を表現する有効ビット数が増加する。その結果、画像の分解能、ＡＤ変換回路の消費電力、信号処理の速度などが改善される。さらに、正あるいは負のいずれかのオフセット電圧を発生させる電源を設ければよいため、正および負の両方のオフセット電圧を発生させる電源を設ける場合に比べて、電源の削減による、低消費電力、少回路容量を実現できる。したがって、コストあるいは容積を増大させずに放射線検出装置の感度を向上させることができる。
【００６４】
なお、本実施形態において信号電荷読み出しの積分アンプにはリセット信号と画像信号をサンプリングし、その差動信号を画像信号としているが、リセット時の状態で積分アンプ、サンプルホールドアンプをリセットしておき、画像信号をその差分として出力してもよい。何れにせよ、それぞれのアンプの間のスイッチやリセットスイッチの動作に対して、オフセット補正ライン５１への電圧印加のタイミングを調整することで、補正の誘導電荷の極性を切り替えることができる。
【００６５】
オフセット補正用キャパシタ５２は、アレイ基板１２上に設けてもよいが、信号読出回路４０が設けられた回路基板３０上に配置し、同様のタイミングにより動作させてもよい。
【００６６】
本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…放射線検出装置、１１…放射線検出器、１２…アレイ基板、１３…シンチレータ膜、１６…ガラス基板、１８…ゲート線、１９…信号線、２０…画素、２１…フォトダイオード、２２…薄膜トランジスタ、２３…ＴＦＴドライバ、２７…蓄積キャパシタ、３０…回路基板、３１…支持板、３２…フレキシブル基板、４０…信号読出回路、４１…リセットサンプリングキャパシタ、４２…信号サンプリングキャパシタ、５１…オフセット補正ライン、５２…オフセット補正用キャパシタ、５３…誘導電荷発生電源、５４…誘導電荷制御器、６０…リードアウトＩＣ、６１…積分アンプ、６２…リセットサンプリング部、６３…信号サンプリング部、６４…リセットマルチプレクサ、６５…信号マルチプレクサ、６６…リセットスイッチ、６７…リセットサンプリングスイッチ、６８…信号サンプリングスイッチ、７０…差動増幅回路、７１…ＡＤ変換回路
【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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