(57)【要約】【課題】  クロストークに起因する信号の変化を補正し、その補正の精度を向上させることにより放射線の検出の正確性を向上する技術を提供する。【解決手段】  複数の画素がアレイ状に配列された画素アレイと、前記画素アレイに対する放射線の照射に関する情報を取得するための第１の検出用画素と、前記第１の検出用画素と感度が異なる第２の検出用画素と、前記第１の検出用画素から信号が出力される第１の信号線と、前記第２の検出用画素から信号が出力される第２の信号線と、前記第１の信号線に現れる第１の信号と前記第２の信号線に現れる第２の信号とに基づいて前記情報を生成する処理を行う情報処理回路と、を有する放射線撮像装置であって、前記第１の信号線に容量結合されており、前記第１の検出用画素とは前記感度が異なる第３の検出用画素を更に有する。【選択図】  図１
2018195949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線画像を取得するための複数の画素がアレイ状に配列された画素アレイと、
放射線の照射の開始、放射線の照射の終了、放射線の照射強度、及び、放射線の照射量のうち少なくとも１つを含む、前記画素アレイに対する放射線の照射に関する情報を取得するための第１の検出用画素と、
前記第１の検出用画素とは放射線を検出する感度が異なる第２の検出用画素と、
前記複数の画素の一部及び前記第１の検出用画素と容量結合され、前記第１の検出用画素から信号が出力される第１の信号線と、
前記複数の画素の他の一部及び前記第２の検出用画素と容量結合され、前記第２の検出用画素から信号が出力される第２の信号線と、
前記第１の信号線に現れる第１の信号と前記第２の信号線に現れる第２の信号とに基づいて前記情報を生成する処理を行う情報処理回路と、
を有する放射線撮像装置であって、
前記第１の信号線に容量結合されており、前記第１の検出用画素とは前記感度が異なる第３の検出用画素を更に有することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記複数の画素及び前記第１の検出用画素は夫々、放射線を電気信号に変換する変換素子を含み、
前記放射線が照射される領域内において、前記第１の検出信号線に容量結合される変換素子の総感度と前記第２の検出信号線に容量結合される変換素子の総感度とが略等しくなるように、前記画素アレイ内に前記複数の画素と前記第１の検出用画素と前記第２の検出用画素と前記第３の検出用画素とが配置されることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項３】
前記第３の検出用画素は、前記第２の検出用画素と略同じ構造を用いており、
前記領域内において、前記第１の検出信号線に容量結合される前記第３の検出用画素の数が、前記第２の検出信号線に容量結合される前記第２の検出用画素の数と等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記第２の検出用画素及び前記第３の検出用画素は、前記第１の検出用画素よりも放射線を検出する感度が低い、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記第２の検出用画素及び前記第３の検出用画素は夫々、放射線を電気信号に変換する変換素子を含み、
前記放射線撮像装置は、放射線を光に変換するシンチレータを備え、前記変換素子は、該光を電気信号に変換する光電変換素子を含み、
前記第２の検出用画素及び前記第３の検出用画素は夫々、前記シンチレータと前記変換素子との間に該光を遮蔽する遮蔽部材を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記第１の検出用画素の前記変換素子と、前記第２の検出用画素の前記変換素子と、前記第３の検出用画素の前記変換素子と、が同一の構造を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記第１の検出用画素と前記第２の検出用画素と前記第３の検出用画素とが夫々スイッチ素子を有しており、
各スイッチ素子が同一の構造を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記放射線撮像装置は、前記複数の画素から信号が出力される複数の画像信号線を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記複数の画像信号線うち何れかの画像信号線が、前記第１の信号線又は前記第２の信号線として兼ねることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記情報処理回路は、前記放射線の照射に関する情報を用いて、放射線源の制御を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
放射線画像を取得するための複数の画素がアレイ状に配列された画素アレイと、
放射線の照射の開始、放射線の照射の終了、放射線の照射強度、及び、放射線の照射量のうち少なくとも１つを含む、前記画素アレイに対する放射線の照射に関する情報を取得するための第１の検出用画素と、
前記第１の検出用画素とは放射線を検出する感度が異なる第２の検出用画素と、
前記複数の画素の一部及び前記第１の検出用画素と容量結合され、前記第１の検出用画素から信号が出力される第１の信号線と、
前記複数の画素の他の一部及び前記第２の検出用画素と容量結合され、前記第２の検出用画素から信号が出力される第２の信号線と、
前記第１の信号線に現れる第１の信号と前記第２の信号線に現れる第２の信号とに基づいて前記情報を生成する処理を行う情報処理回路と、
を有する放射線撮像装置であって、
前記複数の画素及び前記第１の検出用画素は夫々、放射線を電気信号に変換する変換素子を含み、
前記放射線が照射される領域内において、前記第１の検出信号線に容量結合される変換素子の総感度と前記第２の検出信号線に容量結合される変換素子の総感度とが略等しくなるように、前記画素アレイ内に前記複数の画素と前記第１の検出用画素と前記第２の検出用画素とが配置されることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記第１の信号線に容量結合されており、前記第１の検出用画素とは前記感度が異なる第３の検出用画素を更に有することを特徴とする請求項１１に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項１４】
放射線を発生する放射線源を更に含み、
前記情報処理回路は、前記情報に基づいて前記放射線源の制御を行うことを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を電荷に変換する変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチ素子とを組み合わせた画素が２次元アレイ状に配列された放射線撮像装置が、広く利用されている。近年、こうした放射線撮像装置の多機能化が検討され、その１つとして自動露出制御（ＡＥＣ）機能の内蔵が検討されている。ＡＥＣ機能は、放射線源が放射線を照射している間、放射線撮像装置が照射情報を取得する手段として利用される。
【０００３】
特許文献１には、撮像領域にアレイ状に配置され放射線画像を取得するための複数の画素を含む放射線撮像装置が開示されている。また、特許文献１の放射線撮像装置は、撮像領域又は撮像領域に隣接し配され放射線の照射に関する情報を取得するために放射線を電気信号に変換するための変換素子を含む検出用画素を含む。更に、特許文献１の放射線撮像装置は、検出用画素から信号が出力される検出信号線と、検出用画素から検出信号線を介して出力される信号を処理する信号処理回路と、を含む。検出用画素及び検出信号線は、放射線の照射の開始、照射の終了、累計の放射線の照射量といった、放射線の照射に関する情報の検出に利用される。このような放射線撮像装置において、放射線画像を取得するための画素の電極と検出信号線との間に無視できない寄生容量が存在する。この寄生容量を介して、放射線照射によって生じる放射線画像を取得するための画素の電極の電位変動により、クロストークが発生し得る。検出信号線に流れる信号には、放射線画像を取得するための画素からの信号の成分と、クロストークによって発生した成分とが含まれる。このクロストークの成分によって、放射線照射中に放射線検出用画素からの信号を正確に取得することが難しい。そこで、特許文献１の放射線撮像装置は、検出用画素とは放射線を検出する感度が異なる補正用画素と、撮像領域又は撮像領域に隣接して配され補正用画素から信号が出力される補正信号線と、を更に含む。そして、特許文献１の放射線検出装置では、信号処理回路は、検出信号線からの信号と補正信号線からの信号とに基づいて、クロストークによる影響が低減するように補正された放射線の照射に関する情報を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２２０１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の放射線撮像装置で得られた放射線の照射に関する情報は、補正の精度に課題を残す。検出信号線に係る複数の画素の寄生容量と、補正信号線に係る複数の画素の寄生容量と、に相違があると、検出信号線の信号に重畳するクロストークと補正信号線の信号に重畳するクロストークとに相違が生じる。これは、補正信号線には補正用画素が接続されることにより、補正信号線に係る複数の画素の個数が検出信号線に係る複数の画素の個数と相違し得ることに起因する。この相違の影響を低減することが、補正の精度向上に必要となる。また、撮影毎に照射放射線の強度の面内分布が異なるが、照射放射線の強度が高い領域における、検出用画素の個数と感度が異なる補正用画素の個数に依存して、各配線で発生するクロストークも異なる場合がある。そのため、撮影毎に発生するクロストークの相違の影響を低減することが、補正の精度向上に必要となる。
【０００６】
本発明は、クロストークに起因する信号の変化を補正し、その補正の精度を向上させることにより放射線の検出の正確性を向上する技術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】
【０００７】
本発明の放射線撮像装置は、放射線画像を取得するための複数の画素がアレイ状に配列された画素アレイと、放射線の照射の開始、放射線の照射の終了、放射線の照射強度、及び、放射線の照射量のうち少なくとも１つを含む、前記画素アレイに対する放射線の照射に関する情報を取得するための第１の検出用画素と、前記第１の検出用画素とは放射線を検出する感度が異なる第２の検出用画素と、前記複数の画素の一部及び前記第１の検出用画素と容量結合され、前記第１の検出用画素から信号が出力される第１の信号線と、前記複数の画素の他の一部及び前記第２の検出用画素と容量結合され、前記第２の検出用画素から信号が出力される第２の信号線と、前記第１の信号線に現れる第１の信号と前記第２の信号線に現れる第２の信号とに基づいて前記情報を生成する処理を行う情報処理回路と、を有する放射線撮像装置であって、前記第１の信号線に容量結合されており、前記第１の検出用画素とは前記感度が異なる第３の検出用画素を更に有することを特徴とする。また、本発明の放射線撮像装置は、放射線画像を取得するための複数の画素がアレイ状に配列された画素アレイと、放射線の照射の開始、放射線の照射の終了、放射線の照射強度、及び、放射線の照射量のうち少なくとも１つを含む、前記画素アレイに対する放射線の照射に関する情報を取得するための第１の検出用画素と、前記第１の検出用画素とは放射線を検出する感度が異なる第２の検出用画素と、前記複数の画素の一部及び前記第１の検出用画素と容量結合され、前記第１の検出用画素から信号が出力される第１の信号線と、前記複数の画素の他の一部及び前記第２の検出用画素と容量結合され、前記第２の検出用画素から信号が出力される第２の信号線と、前記第１の信号線に現れる第１の信号と前記第２の信号線に現れる第２の信号とに基づいて前記情報を生成する処理を行う情報処理回路と、を有する放射線撮像装置であって、前記複数の画素及び前記第１の検出用画素は夫々、放射線を電気信号に変換する変換素子を含み、前記放射線が照射される領域内において、前記第１の検出信号線に容量結合される変換素子の総感度と前記第２の検出信号線に容量結合される変換素子の総感度とが略等しくなるように、前記画素アレイ内に前記複数の画素と前記第１の検出用画素と前記第２の検出用画素とが配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、クロストークに起因する信号の変化に対する補正の精度を向上し、放射線の検出の正確性を向上する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る放射線撮像装置の回路構成を示す等価回路図。
【図２】放射線撮像装置の回路構成の変形例を示す等価回路図。
【図３】放射線撮像装置の構成を示す概念的平面図。
【図４】図１の放射線撮像装置の各画素の平面図。
【図５】図４の放射線撮像装置の各画素の断面図。
【図６】放射線撮像装置の動作のフローチャートを示す図。
【図７】放射線撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図８】放射線撮像装置の回路構成の変形例を示す等価回路図。
【図９】図８の放射線撮像装置の各画素の平面図。
【図１０】放射線撮像装置の概略レイアウト図。
【図１１】図９の放射線撮像装置の概略レイアウト図の変形例を示す図。
【図１２】他の実施形態に係る放射線撮像装置の回路構成を示す等価回路図。
【図１３】他の実施形態に係る放射線撮像装置の回路構成の変形例を示す等価回路図。
【図１４】他の実施形態に係る放射線撮像装置の検出用画素の平面図。
【図１５】図１４の放射線撮像装置の検出用画素の断面図。
【図１６】放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの構成例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る放射線撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。
【００１１】
図１〜１１を参照して、第１の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図１は、本実施形態における放射線撮像装置１００の回路構成を示す等価回路図である。本実施形態における放射線撮像装置１００は、基板上に複数の画素がアレイ状に配された画素アレイと、各画素の制御や各画素から出力された電気信号を処理するための周辺回路部とを含む。
【００１２】
周辺回路部は、各画素を駆動、制御するための電源回路１５０及び駆動回路１６０と、各画素から出力された電気信号を処理するための読出し回路１７０及び情報処理回路１８０を含む信号処理回路１７１とを含むが、これに限られるものではない。例えば読出し回路１７０と情報処理回路１８０とは、一体で構成されていてもよい。また、放射線撮像装置１００の周辺回路部は、信号処理部１７１を制御するための制御回路１４０を更に含む。
【００１３】
画素アレイは、放射線画像を取得するため複数の画素が複数行及び複数列を構成するように２次元アレイ状に配列されている。画素アレイ内には、放射線の照射の検出や照射情報を取得するための複数の検出画素を更に含む。本実施形態において、複数の画素は、第１の画素１０２と第２の画素１１０とを含む。第２の画素１１０は、複数の画素のうち、検出画素で得られた電気信号を信号処理回路１７１に転送する配線が画素内を通過する画素である。一方、第１の画素１０２は、複数の画素のうち、当該配線が画素内を通過しない画素である。また、検出画素は、第１の検出用画素１０１と、第２の検出用画素１０８と、第３の検出用画素１１７と、を含む。検出画素は、放射線が照射される際、放射線画像とは別の、放射線の照射の開始や放射線の照射の終了、また放射線の照射強度や放射線の照射量などの放射線の照射に関する情報である放射線照射情報を取得するために使用される。このような検出画素を画素アレイ内に配置することによって、自動露出制御（ＡＥＣ）機能を、放射線撮像装置１００に内蔵することが可能となる。図１には、画素アレイに５行５列の画素が設けられているが、これらは放射線撮像装置１００のうち一部の画素アレイを表した等価回路である。第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８は、互いに異なる信号線によって信号処理回路１７１に電気信号を出力する。ここで、第１の検出用画素１０１は、放射線の照射に応じて生成された電気信号を出力するための画素である。第２の検出用画素１０８は、第１の検出用画素１０１から出力された電気信号に重畳するクロストークによる影響を低減するための補正に用いる補正用信号を出力するための画素である。
【００１４】
画素アレイには、このような第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８が配された画素エリアが、１つだけ配置されてもよいし、また複数、配置されてもよい。放射線撮像装置において、検出用画素や補正用画素の配置された画素エリアが、例えば３×３や５×５のマトリックス状に配置される。これによって、放射線撮像装置の各画素エリアに照射される放射線の照射情報を、画素エリアごとに個別に検出することが可能となる。複数の画素エリアを有する撮像領域については後述する。
【００１５】
画素アレイを構成する画素１０２、１１０は、電源回路１５０から電源配線１１４を介して電源が供給され、駆動回路１６０から画像制御配線１１３を介して制御される。また画素１０２、１１０から出力される電気信号は、画像信号線１１２によって信号処理回路１７１に転送される。これによって放射線画像の取得が可能となる。また第１の検出用画素１０１及び第２の検出用画素１０８は、電源回路１５０から電源配線１１４を介して電源が供給され、駆動回路１６０から第１の検出制御配線１１６を介して制御される。第１の検出用画素１０１から出力される電気信号は、第１の検出信号線１０４によって信号処理回路１７１に転送される。また第２の検出用画素１０８から出力される電気信号は、第２の検出信号線１０３によって信号処理回路１７１に転送される。第１の検出用画素１０１、第２の検出用画素１０８を用いて放射線の照射情報を取得することによって、第１の検出用画素１０１、第２の検出用画素１０８の配置された領域の放射線量などの照射情報を取得することが可能となる。本実施形態において、第１の検出信号線１０４及び第２の検出信号線１０３は画素アレイ内に配される。第１の検出信号線１０４及び第２の検出信号線１０３は、画素アレイの外縁部に隣接して配されてもよい。また、第１の検出信号線１０４及び第２の検出信号線１０３は、複数の画像信号線１１２のうちの一部の画像信号線１１２と同一であってもよい。また、第１の検出制御用配線１１６は、画像制御配線１１３のうちの一部の画像制御配線１１３と同一であってもよい。ここで、読出し回路１７０は、第１の検出信号線１０４及び第２の検出信号線１０３をリセットするためにそれぞれに接続されたリセットスイッチＲを含む。また、読出し回路１７０は、検出信号線１０４を介して検出用画素１０１から出力される電気信号を、読出し回路１７０が読み出すためにサンプルホールドするためのサンプルホールド回路Ｓ／Ｈを含む。また、読出し回路１７０は、第２の検出信号線１０３を介して第２の検出用画素１０８から出力される電気信号を、読出し回路１７０が読み出すためにサンプルホールドするためのサンプルホールド回路Ｓ／Ｈを含む。制御回路１４０は、リセットスイッチＲを制御するための制御信号ΦＲをリセットスイッチＲに供給する。また、制御回路１４０は、各サンプルホールド回路Ｓ／Ｈを制御するための制御信号ΦＳ／Ｈを各サンプルホールド回路Ｓ／Ｈに供給する。
【００１６】
ここで、第２の検出信号線１０３について説明する。放射線撮像装置１００において、放射線は第１の検出用画素１０１や第２の検出用画素１０８以外の部位にも照射される。放射線が照射されると画素１０２、１１０においても、照射される放射線の量に応じた電荷が発生し蓄積される。第１の検出信号線１０４の通過する画素１１０において、この蓄積された電荷は、放射線を電荷に変換する画素１１０の変換素子の電極と第１の検出信号線１０４との間に存在する寄生容量を介し、電荷保存則に基づき第１の検出信号線１０４に転送される。この結果、第１の検出信号線１０４から読み出される電気信号である電荷量は、第１の検出用画素１０１からの電荷と、第１の検出信号線１０４と画素１１０の変換素子との間の容量を介して画素１１０から転送される電荷（クロストーク）とを含んでしまう。このことから、例えば放射線の照射面積が広くなり、放射線の照射される画素１１０の数が多くなると、画素１１０から第１の検出信号線１０４に転送される電荷量が多くなる。また例えば、放射線の照射面積が狭くなり、放射線の照射によって電荷を多く蓄積した画素１１０が少なくなると、画素１１０から第１の検出信号線１０４に転送される電荷量が少なくなる。この第１の検出信号線１０４と通過する画素１１０との容量を介した電荷の転送を補正し、第１の検出用画素１０１に照射された放射線の量に対応した電気信号を読出し回路１７０が正しく読み出すために、第２の検出信号線１０３が用いられる。例えば、第２の検出信号線１０３と第１の検出信号線１０４との形状や通過する画素１１０の数が同等の場合、画素１１０と補正信号線１０３又は検出信号線１０４との間に存在する寄生容量は、ほぼ等しくなる。この結果、画素１１０から第２の検出信号線１０３及び第１の検出信号線１０４に転送される電荷の量は、ほぼ等しくなる。第１の検出信号線１０４によって取得された電気信号の値である電荷量から、第２の検出信号線１０３からの電気信号の値である電荷量を減算する。この減算（差分処理）で、検出用画素１０１で変換された電荷量と同等の電荷量を、第１の検出用画素１０１の信号の情報として生成し、取得することができる。ここで減算の方法は、さまざまの方法を用いることが可能である。例えばアナログ減算を用いてもよいし、デジタル減算を用いてもよい。また例えば相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路を用いてもよい。
【００１７】
次に、第２の検出用画素１０８について説明する。例えば画素アレイの周辺に配置された信号処理回路１７１などが、信号処理中に発熱することがある。局所的な発熱によって、画素アレイは、温度やその温度分布は一様ではなく変化する可能性がある。第１の画素１０２、第２の画素１１０、第１の検出用画素１０１及び第２の検出用画素１０８内に配置される変換素子やスイッチ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、温度が変化すると特性が変化してしまう場合がある。この特性とは、変換素子のダーク電流やＴＦＴのオフセットレベルなどである。放射線を検出する際、第１の検出用画素１０１はオン動作し、第１の画素１０２、第２の画素１１０のＴＦＴはオフとなる。このとき第２の検出信号線１０３と第１の検出信号線１０４との間の電気信号の差分には、入射する放射線に起因する成分だけでなく、オン動作する第１の検出用画素１０１のオフセットレベルやダーク電流などの特性の変動成分が重畳される。第１の検出用画素１０１のダーク電流やオフセットレベルの特性が変化すると、差分によって取得される電気信号の値も変化する。例えば、温度上昇によって第１の検出用画素１０１のオフセットレベルが増大した場合、放射線の照射がない場合でも、抽出された電気信号が放射線を検出するための閾値を越えてしまう可能性がある。この場合、放射線の照射がなくても、放射線が照射されたと認識してしまう。これに対して、本実施形態では第２の検出用画素１０８を放射線撮像装置の撮像領域に配置する。第２の検出用画素１０８は、第１の検出用画素１０１と同時にオン動作するとよい。第２の検出用画素１０８と第１の検出用画素１０１とは、同じ第１の検出用制御配線１１６を介して制御され、同時にオン動作する。また、第２の検出用画素１０８は、第１の検出用画素１０１の近傍に配置されるとよい。また、第１の検出用制御配線１１６は、画像制御配線１１３と同一であってもよい。画素アレイの第１の検出用画素１０１の周囲の温度や温度分布が変化し、第１の画素１０２、第２の画素１１０や第１の検出用画素１０１においてダーク電流やオフセットレベルなどの特性が変化する。近傍に配置した同等の温度特性を有する第２の検出用画素１０８を配することによって、第１の検出用画素１０１のダーク電流やオフセットレベルなどの特性が変動した場合でも、ダーク電流やオフセットレベルなどを減算することができる。結果として、第１の検出用画素１０１に照射される放射線の照射に関する情報を精度よく生成し、取得することが可能となる。
【００１８】
ここで、第２の検出用画素１０８と第１の検出用画素１０１とが、同一の構造の変換素子やＴＦＴを有するため、第２の検出用画素１０８と第１の検出用画素１０１とで入射する放射線の量に対して出力される電気信号である電荷量の差が小さい。第２の検出用画素１０８と第１の検出用画素１０１からの出力の差が小さい場合、第２の検出信号線１０３と第１の検出信号線１０４との電荷量の差分を求めるだけで、第１の検出用画素１０１の信号の情報を取得することは難しい。放射線の照射に関する情報を生成するため、第２の検出用画素１０８と第１の検出用画素１０１とは、同一の変換素子の構造や同一のＴＦＴの構造を有しながら、入射する放射線に対して異なる電気信号を出力する必要がある。異なる電気信号を出力するために、入射する放射線を電気信号に変換する感度が、第２の検出用画素１０８と第１の検出用画素１０１とで異なるとよい。本実施形態において、第２の検出用画素１０８と第１の検出用画素１０１とで、放射線を検出する感度が異なり、第１の検出用画素１０１の方が、第２の検出用画素１０８よりも放射線を検出する領域が大きくなるように形成される。例えば放射線を直接、電気信号に変換する放射線撮像装置の場合、放射線を遮る遮蔽部材として、例えば鉛などの重金属を用いた遮蔽部材を第２の検出用画素１０８の変換素子の上に設けてもよい。またシンチレータを用いて放射線を光に変換し、この光を電気信号に変換する間接型の放射線撮像装置の場合、光を遮る遮蔽部材として例えばアルミニウムの遮蔽膜など第２の検出用画素１０８の変換素子とシンチレータとの間に設けてもよい。何れの変換型の放射線撮像装置であっても、遮蔽部材が、撮像領域に対する平面視において、第２の検出用画素１０８の変換素子の少なくとも一部と重なる領域に配されるとよい。この結果、第１の検出用画素１０１よりも、第２の検出用画素１０８の放射線を電気信号に変換する感度が低下する。これによって、動作温度が変化し各素子の特性が変動した場合でも、放射線の照射に関する情報を第２の検出信号線１０３及び第１の検出信号線１０４とから得られる電気信号の減算によって、より正確に生成できる。例えば、シンチレータを用いた間接型の放射線撮像装置の場合、第２の検出用画素１０８は、第１の検出用画素１０１と大きさや変換素子、ＴＦＴの構造を同一とし、変換素子よりも放射線が入射する側に光を遮る遮蔽部材を形成する。例えばアルミニウムやクロムなどを用いた遮蔽部材は、例えばシンチレータと変換素子との間に配置すればよい。また、例えば第２の検出用画素１０８の全体を遮蔽膜で覆い、検出する光をほぼゼロとし、変換素子のダーク電流や、ＴＦＴ部分のオフセットレベルなどを取得し、この値を用いて補正を行ってもよい。なお、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８とは、互いに隣接していてもよい。また第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８との間に第１の画素１０２を例えば図１に示すように１列、または数列配置してもよい。これによって、放射線画像の欠落する第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８の部分の画像の補正が容易となる。放射線撮像装置に用いる画素の各辺のサイズは、例えば５０μｍ〜５���０μｍ程度と小さい。間に２つの第１の画素１０２が配された場合でも、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８との相対距離は１５０μｍ〜１．５ｍｍ程度と近い距離にあり、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８との温度環境は同等とみなすことができる。第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８との間に数列の第１の画素１０２を配した場合でも、精度の良く放射線の照射に関する情報を生成し、取得することができる。
【００１９】
ただし、第２の検出用画素１０８が第２の検出信号線１０３に容量結合するように配置されると、第１の検出信号線１０４が容量結合する画素の感度と、第２の検出信号線１０３に容量結合する画素の感度と、で相違が生じ得る。これにより、第１の検出信号線１０４から読み出される第１の検出用画素１０１からの電荷に重畳するクロストークと、第２の検出信号線１０３から読み出される第２の検出用画素１０８からの電荷に重畳するクロストークと、に相違が生じ得る。これは、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８の感度の相違に起因する。
【００２０】
そこで、第１の検出信号線１０４に容量結合する第３の検出用画素１１７を、第１の検出信号線１０４に電気的に接続されるように、画素エリア内に配置する。これにより、第１の検出信号線１０４が容量結合する画素の感度と、第２の検出信号線１０３に容量結合する画素の感度と、の間の相違を低減するように調整する。第３の検出用画素１１７は、第１の検出用画素１０１よりも放射線を検出する感度が低く、第２の検出用画素１０８と放射線を検出する感度が略等しいことがより好ましい。なお、第３の検出用画素１１７は、第１の検出用画素１０１及び第２の検出用画素１０８と大きさや変換素子、ＴＦＴの構造を同一とする。そして、第２の検出用画素１０８と遮蔽部材も同じ構造を用いて、第２の検出用画素１０８と放射線を検出する感度を略等しくすることがより好ましい。これにより、第１の検出信号線１０４のクロストークと第２の検出信号線１０３のクロストークが略等しくなるため、補正精度が向上し得る。第３の検出用画素１１７のスイッチ素子は、第２の検出用制御配線１１８に接続され制御される。第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８がオン動作する間は、第３の検出用画素１１７はオフ動作していることが好ましい。これは、第１の検出用画素１０１の信号を読み出す際、第１の検出信号線１０４および第２の検出信号線１０３に出力される各画素のオフセットレベルやダーク電流を同等にするためである。そのため、第１の検出用画素１０１からの信号読出を行う際、第２の検出用制御配線１１８にはＴＦＴがオフ状態となる電圧が印加される。
【００２１】
なお、第３の検出用画素１１７の変換素子にもダーク電流が存在するため、第３の検出用画素１１７のＴＦＴを適切な頻度でオン状態にし、リセットすることが好ましい。なお、第２の検出用制御配線１１８は画像制御配線１１３と同時にオン状態にするか、第２の検出用制御配線１１８を画像制御配線１１３と一体として形成してもよい。この場合、第３の検出用画素１１７は画素１０２及び画素１１０と同時にリセットすることができる。
【００２２】
また、第２の検出用制御配線１１８は、図２のように駆動回路１６０とは別のＡＥＣ制御回路１９０に接続されてもよい。これによって、駆動回路１６０が、複雑な動作を必要としなくなり、駆動回路の設計が容易となる。例えば放射線が照射され、第１の検出用画素１０１及び補正用画素で放射線の照射情報を読み取るまでの期間は、ＡＥＣ制御回路１９０を駆動させる。次いで、第１の画素１０２、第２の画素１１０から放射線画像を取得するための信号を読み出す際は、ＡＥＣ制御回路１９０を停止し、駆動回路１６０を駆動させて行ごとに順次、信号を読み出してもよい。
【００２３】
また、読出し回路１７０において、第１の検出信号線１０４や第２の検出信号線１０３からの信号と、第１の画素１０２、第２の画素１１０とは別の読出し回路を設けて処理してもよい。また、ＡＥＣ制御回路１９０を第１の検出制御配線１１６用と、第２の検出用制御配線１１８用に分け、前者で第１の検出用画素１０１を順次駆動する一方、後者で第３の検出用画素１１７を常にオフ状態とするようにしてもよい。
【００２４】
第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８、及び、第１の検出用画素１０１と第３の検出用画素１１７は、これらに対する放射線強度が略同一とみなせる程度に、互いに近傍に配置することが好ましい。被写体が人体の場合、以下のように、これらの間の距離は０．８ｍｍ程度以下が好ましい。まず、人体の放射線撮影画像の出力値は空間的に緩やかに変化しており、その変化率は最も急峻な点でも１２．５％／ｍｍ程度以下である。また、市販のＡＥＣシステムにおける露出濃度は±２５％程度刻みで段階的に調整可能のものが多いため、ＡＥＣシステムに許容される濃度誤差は±２５％と考えられる。よって、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８、及び、第１の検出用画素１０１と第３の検出用画素１１７の距離を２（ｍｍ）以下に抑えれば、これらの画素への放射線照射強度の違いによってＡＥＣシステムの精度が実質的に損なわれることがない。
【００２５】
次に、図３を用いて、画素アレイ内における各画素の配置について説明する。第２の検出用画素１０８を放射線の照射領域に複数配置した場合、この補正の精度が悪化する可能性がある。例えば、照射領域の第２の検出信号線１０３に複数の第２の検出用画素１０８が容量結合するように配置されている場合、第１の検出信号線１０４と第２の検出信号線１０３とで、容量結合する第２の画素１１０の数が異なってしまう。第１の検出信号線１０４または第２の検出信号線１０３に生じるクロストークは、第２の画素１１０の変換素子と、第１の検出信号線１０４または第２の検出信号線１０３との寄生容量を介して発生する。そのため、第１の検出信号線１０４もしくは第２の検出信号線１０３の、放射線が照射されている第２の画素１１０の数に依存してしまう。その為、第１の検出信号線１０４と第２の検出信号線１０３とで、クロストークが異なってしまう。第１の検出信号線１０４と第２の検出信号線１０３でクロストークが異なる場合、第１の検出信号線１０４と第２の検出信号線１０３の信号を減算しても、精度よく補正することができない。また、第１の検出信号線１０４と第２の検出信号線１０３のクロストークの関係は、撮影毎に異なる。例えば、第２の検出信号線１０３にのみ、第２の検出用画素１０８が複数配置されているとする。第２の検出信号線１０３上に第２の検出用画素１０８が多く配置されている領域に、強度が強い放射線が照射された場合を鑑みる。この場合、第２の検出信号線１０３と第１の検出信号線１０４にそれぞれ容量結合されている第２の画素１１０の数の違いによって、第２の検出信号線１０３と第１の検出信号線１０４でクロストークの差が大きくなる。一方、第２の画素１１０のみが配置される領域に強度が強い放射線が照射された場合、配線上の第２の検出用画素１０８の数に関わらず、第２の検出信号線１０３と第１の検出信号線１０４でクロストークの差は前例ほど大きくならない。このように、撮影によって第２の検出信号線１０３と第１の検出信号線１０４のクロストークの関係は異なる。
【００２６】
そのため、図３（ａ）に示すように、第２の検出用画素１０８と第３の検出用画素１１７とが略同等の構成、容量、感度を有して、第２の検出信号線１０３に複数の第２の検出用画素１０８が配置される場合を考える。この場合、放射線の照射領域内において、第２の検出信号線１０３に容量結合する第２の検出用画素１０８の数と、第１の検出信号線１０４に容量結合する第３の検出用画素１１７の数と、を等しくすることが好ましい。すなわち、放射線照射領域内において、第１の検出信号線１０４に容量結合される変換素子の総感度と第２の検出信号線１０３に容量結合される変換素子の総感度とが略等しくなるようにすることが好ましい。そのために、第１の検出信号線１０４に容量結合される第３の検出用画素１１７の数と第２の検出信号線１０３に容量結合される第２の検出用画素１０８の数が決められ得る。換言すると、画素エリアにおいて、第２の検出信号線１０３に容量結合された第２の検出用画素１０８による感度低減量の総和と、第１の検出信号線１０４に容量結合された第３の検出用画素１１７の感度低減量の総和と、を略同等とする。それにより、両配線におけるクロストークが略同等となる。
【００２７】
なお、図３（ｂ）のように第２の検出信号線１０３と第２の検出用制御配線１１８と接続された第１の検出用画素１０１を更に設けてもよい。この場合、図３（ａ）と比較して、放射線画像上の欠損となる第２の検出用画素１０８および第３の検出用画素１１７を増やさずに第１の検出用画素１０１の数を増やすことが可能である。この第１の検出用画素１０１を用いて放射線照射情報を得る場合は、第２の検出用画素１０８と第３の検出用画素１１７、および第２の検出信号線１０３と第１の検出信号線１０４の役割を入れ替えて放射線撮像装置を駆動すればよい。
【００２８】
また、第１の検出信号線１０４と第２の検出信号線１０３は必ずしも同数配置する必要はない。例えば図３（ａ）の第２の検出信号線１０３の両側に、第２の検出信号線１０３を対称中心として線対称に、２本の第１の検出信号線１０４を配置する。それにより、２本の第１の検出信号線１０４に対して、１本の第２の検出信号線１０３を共通に対応させるように配置され得る。第１の検出信号線１０４と第２の検出信号線１０３を同数配置する場合と比較して、第２の検出用画素１０８による放射線画像の欠落を低減することができる。
【００２９】
次に、図４（ａ）〜（ｄ）を用いて、各画素の構造について説明する。図４（ａ）は、第１の画素１０２の平面図を示す。本実施形態において、放射線撮像装置は、間接型の放射線撮像装置であり、第１の画素１０２、第２の画素１１０、第１の検出用画素１０１、補正用画素などの配された撮像領域の上部にシンチレータ（不図示）が配される。第１の画素１０２には、シンチレータで放射線から変換された光を電気信号に変換するための変換素子である光電変換素子１２０が配置される。光電変換素子１２０の下部には、スイッチ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１１１や各種配線が配置される。光電変換によって光電変換素子１２０で生成された電気信号は、画像制御配線１１３の信号によってＴＦＴ１１１がＯＮ状態となったとき、ＴＦＴ１１１を介して画像信号線１１２に出力される。光電変換素子１２０の上部電極は、一定の電圧を印加するための電源配線１１４と接続される。第１の検出制御配線１１６は、光電変換素子１２０の下部を通過する。図１、２に示されるように、検出制御配線１１６が通過しない第１の画素１０２も存在するが、図４（ａ）には、第１の検出制御配線１１６が通過する第１の画素１０２を図示している。
【００３０】
図４（ｂ）は、画素内に検出信号線１０４又は補正信号線１０３が通過する第２の画素１１０を示す。第１の検出信号線１０４又は第２の検出信号線１０３が通過する以外の点は、第１の画素１０２と同じであってよい。画素１０２、１１０に配される光電変換素子１２０の下部電極は、画素ごとに個別の電極となっている。このため、画素アレイに対する平面視において、画素１１０を通過する第１の検出信号線１０４又は第２の検出信号線１０３に、光電変換素子１２０の下部電極との重なる領域にオーバーラップ面積に応じた容量が結合される。この容量を介して、電荷保存則に基づき、光電変換素子１２０に蓄積された電荷が、第１の検出信号線１０４又は第２の検出信号線１０３に転送される。
【００３１】
図４（ｃ）は、第１の検出用画素１０１を示す。第１の検出用画素１０１は、放射線を電気信号に変換する第１の変換素子に含まれる光電変換素子１１５と、第１の変換素子からの電気信号を検出信号線１０４に出力する第１のスイッチ素子であるＴＦＴ１１９と、を含む。光電変換素子１１５の下部電極がＴＦＴ１１９を介して検出信号線１０４に接続され、検出制御配線１１６の信号によってＴＦＴ１１９がＯＮ状態（導通状態）となったとき、光電変換素子１１５からの電気信号が検出信号線１０４に出力される。放射線が照射された際の照度の測定や、放射線の照射開始・終了の検出など、放射線の照射情報の取得のためにＴＦＴ１１９をＯＮ／ＯＦＦ動作させ、光電変換素子１１５に蓄積された信号を読出し回路１７０が読み出す。
【００３２】
図４（ｄ）は第２の検出用画素１０８及び第３の検出用画素１１７を示す。例として、第２の検出用画素１０８は、放射線を電気信号に変換する第２の変換素子に含まれる光電変換素子１２３と、第２の変換素子からの電気信号を補正信号線１０３に出力する第２のスイッチ素子であるＴＦＴ１２４と、を含む。第２の検出用画素１０８は、画素アレイの上部に配されたシンチレータ（不図示）と光電変換素子１２３との間に遮蔽部材１２２を有する。本実施形態において、第２の検出用画素１０８及び第２の検出用画素１０８に配置された光電変換素子１２３は、全体が遮蔽部材１２２に覆われる。遮蔽部材１２２を配することによって、第１の検出用画素１０１の光電変換素子１１５と、第２の検出用画素１０８の光電変換素子１２３との間で、入射した放射線に対する電気信号の出力値に差が生じる。すなわち、第２の検出用画素１０８は、第１の検知用画素１０１と放射線に対する感度が異なり、入射した放射線に対する感度が第２の検出用画素１０８より低いこととなる。これ以外の構造は、図４（ｃ）に示す第１の検出用画素１０１と同様であってよい。光電変換素子１２３の下部電極がＴＦＴ１２４を介して第２の検出信号線１０３に接続され、第１の検出制御配線１１６の信号によってＴＦＴ１２４がＯＮ（導通）状態となったとき、光電変換素子１２３からの電気信号が第２の検出信号線１０３に出力される。なお、第３の検出用画素１１７は、第２の検出用画素１０８と同様の構成であり得る。
【００３３】
図５（ａ）に、図４（ａ）に示した第１の画素１０２のＡ−Ａ間の断面図を示す。画素アレイの基板１００の上に各画素や各素子が形成される。本実施形態において、基板５００として絶縁基板を用いる。基板５００として、例えばガラス基板やプラスチック基板を用いてもよい。基板１００の上にスイッチ素子であるＴＦＴ１１１が形成される。本実施形態において逆スタガ型のＴＦを用いるが、例えばトップゲート型のＴＦＴを用いてもよい。ＴＦＴ１１１は、ゲート電極５０１、ソース電極５０２、ドレイン電極５０３、絶縁膜５０４を含む。絶縁膜５０４は、ＴＦＴにおいてゲート絶縁膜として機能しうる。ＴＦＴ１１１の上には、保護膜５０５及び層間絶縁膜５０６を介して光電変換素子が配置される。光電変換素子１２０は、下部電極５１１と上部電極５１５との間に、第１の不純物半導体層５１２、真性半導体層５１３、第１の不純物半導体層５１２とは逆の導電型の第２の不純物半導体層５１４がこの順番に積層された構造を有する。不純物半導体層５１２と真性半導体層５１３と不純物半導体層５１４とは、ＰＩＮフォトダイオードを構成し、これによって光電変換を行う。本実施形態においてＰＩＮフォトダイオードを光電変換素子に用いるが、例えばＭＩＳ型素子を用いてもよい。また光電変換素子１２０の上には、保護膜５０７及び層間絶縁膜５０８を介して電源配線１４が配される。第１の画素１０２の上は、保護膜５０９で覆われる。電源配線１４は、コンタクトプラグを介して画像用光電変換素子の上部電極５１５に接続される。光電変換素子１２０の下部電極５１１は、ＴＦＴ１１１のドレイン電極５０３と接続される。光電変換によって光電変換素子１２０で生成された電荷は、画像用制御配線１１３に接続されたゲート電極５０１によってＴＦＴ１１１がＯＮ動作したとき、ソース電極５０２から画像信号線１１２へと出力される。
【００３４】
図５（ｂ）に、図４（ｄ）に示した第２の検出用画素１０８及び第３の検出用画素１１７のＡ’−Ａ’間の断面図を示す。なお、光電変換素子１２３と光電変換素子１２０、及びＴＦＴ１２４とＴＦＴ１１１は略同等の構成であるため、同じ構成の説明は省略し、相違点のみ以下に説明する。図５（ｂ）に示す例では、第２の検出用画素１０８及び第３の検出用画素１１７では、遮蔽部材１２２として電源配線１４を用いている。
【００３５】
図６は、本実施形態における放射線撮像装置１００が、放射線照射を検出し照射強度を判定し照射停止時間を出力するまでのフローチャートを示した図である。ステップ６１１において、放射線撮像装置１００は、待機状態を維持する。放射線の照射が開始されると、ステップ６１２に進む。ステップ６１２では、第１の検出信号線１０４及び第２の検出信号線１０３によって転送される電気信号をサンプリングし、ステップ６１３において差分を抽出する。ステップ６１４では、信号処理回路１７１は、差分に基づいて放射線の照射量が設定された照射量に到達したか否かを判定し、到達していないと判断した場合はステップ６１２に戻り、到達したと判断した場合はステップ６１５に進む。ステップ６１５では、信号処理回路１７１は、差分に基づいて放射線の照射を停止させる照射停止信号を、放射線源を制御するコントローラに送信する。コントローラは、この照射停止信号に基づいて、放射線の照射を停止する。本実施形態において、放射線撮像装置１００の信号処理回路１７１によって、放射線源の制御が行われるが、これに限られるものではない。放射線撮像装置１００から、照射停止信号と出力を行わず、例えばモニタする放射線情報を出力し、停止判断は放射線を照射する管球及び管球を制御する制御回路で行っても構わない。また、ステップ６１４において、到達したか否かではなく、到達する時間を予測してもよい。
【００３６】
次に、図７（ａ）を用いて、図６のステップ６１３からステップ６１４で行われる放射線撮像装置の動作を説明する。図７（ａ）は、図１の放射線撮像装置の制御部１４０が制御する動作を示すタイミングチャートである。なお、図７（ａ）では、第２の検出用画素１０８が放射線に対する感度を実質的にもたないものを用いて説明する。
【００３７】
まず、制御信号ΦＲがハイレベルにされてリセットスイッチＲがＯＮとなり、第１の検出信号線１０４及び第２の検出信号線１０３がリセットされる。放射線が照射されている場合、制御信号ΦＲがローレベルにされてリセットスイッチＲがＯＦＦになった瞬間から、第１の検出信号線１０４及び第２の検出信号線１０３からの出力がクロストークによって変化し始める。その後、第１の検出制御配線１１６の駆動信号ΦＶｄ１の電位をローレベルからハイレベルにして第１の検出用画素１０１及び第２の検出用画素１０８（のスイッチ素子）を少なくともオンさせる。その後に第１の検出信号線１０４及び第２の検出信号線１０３に現れる信号のサンプリングを行う。このリセットとサンプリングとの一組である動作を繰り返す。これにより、読出し回路１７０は、第１の検出信号線１０４に現れる第１の検出用画素１０１からの放射線成分の信号とクロストーク成分の信号を含む信号Ｓ１（第１の信号）を１回又は複数回読み出す。また、読出し回路１７０は、第２の検出信号線１０３に現れる第２の検出用画素１０８からの放射線成分の信号とクロストーク成分の信号を含む信号Ｓ２（第２の信号）を１回又は複数回読み出す。なお、図７（ａ）に示す例では、第２の検出用画素１０８が放射線に対する感度を実質的にもたないため、信号Ｓ２には、第２の検出用画素１０８からの放射線成分の信号が実質的に含まれない。なお、この動作において、リセットとサンプリングが各画素のスイッチ素子のオン中に行われてもよい。また、この期間中、各画素のスイッチ素子がオン状態で維持されていてもよい。情報処理回路１８０は、信号Ｓ１及び信号Ｓ２に基づいて、放射線の照射に関する情報を生成する処理を行う。具体的には、情報処理回路１８０は、信号Ｓ１と信号Ｓ２とを差分処理することにより、放射線の照射に関する情報を生成する処理を行う。なお、放射線撮像装置として図３（ｂ）に示す放射線撮像装置を用いる場合、第２の検出用画素１０８と第３の検出用画素１１７、および第２の検出信号線１０３と第１の検出信号線１０４の役割を任意の周期で入れ替えながら、制御部１４０がＡＥＣ制御回路１９０を制御しても良い。例として、図７（ｂ）に示すタイミングチャートを用い、第１の検出制御配線１１６の駆動信号ΦＶｄ１の電位と第２の検出制御配線１１８の駆動信号ΦＶｄ２の電位を交互にハイレベルとする場合、これらの役割をサンプリング１回ごとに入れ替えることができる。
【００３８】
図８は、本実施形態における放射線撮像装置１００の回路構成を示す等価回路図で、図１、２に示した回路構成の変形例を示したものである。図１、２に示した等価回路図と異なる点を以下に説明する。異なる点は、各検出用画素１０１、１０８、１１７に代えて、第１の検出用画素と画像用の画素と、第２の検出用画素と画像用の画素と、第３の検出用画素と画像用の画素とを、それぞれ対にした画素１０１ａ、１０８ａ、１１７ａを配したことである。これ以外の点は、図１、２に示した放射線撮像装置１００と同じであってよい。放射線を検出するための変換素子を配置した領域にも画像用の変換素子を配置することによって、画素の欠落を抑制し、画像の補正を容易にすることが可能となる。
【００３９】
図９は、図８に示した各画素の平面図を示す。図９（ａ）に画素１０１ａの平面図を示す。画素１０１ａの上側は画素１１０と同等の構成を有し、画素１１０の光電変換素子１２０よりも面積の小さい光電変換素子１２０ａを有する。画素１０１ａの下側は第１の検出用画素１０１と同等の構成を有し、検出用画素１０１の光電変換素子１１５よりも面積の小さい光電変換素子１１５ａを有する。また図９（ｂ）に画素１０８ａ（画素１１７ａ）の平面図を示す。画素１０８ａの上側は画素１１０と同等の構成を有し、画素１１０の光電変換素子１２０よりも面積の小さい光電変換素子１２０ａを有する。画素１０８ａの下側は第２の検出用画素１０８と同等の構成を有し、第２の検出用画素１０８の光電変換素子１２３よりも面積の小さい光電変換素子１２３ａを有する。光電変換素子１２０ａの面積は、画素１０２、１１０の光電変換素子１２０の約１／２程度の面積になるが、オフセット補正やゲイン補正などの画像処理によって、画素１０２、１１０と同等の出力を得ることが可能となる。また画素１０８ａに配置される光電変換素子１２３ａ及びＴＦＴ１２４は、画素１０１ａに配置される光電変換素子１１５ａ及びＴＦＴ１１９と同一の構造を有してよい。画素１０１ａ及び画素１０８ａの変換素子やＴＦＴが同一の構造を有することによって、変換素子やＴＦＴから出力される、特に温度によって変化するオフセットレベルやダーク電流を補正することができる。
【００４０】
図１０は、本実施形態における放射線撮像装置の概略レイアウト図である。図１、２、８で示した等価回路図は、前述のように放射線撮像装置の一部の領域を表した図である。図９は、放射線撮像装置の全体を表した概略レイアウト図で、例えば、図１に示した等価回路を有する画素エリアが、３×３の９領域設けられている。また、各画素エリアに照射された放射線情報を、信号処理回路１７１の読出し回路１７０及び情報処理回路１８０で収集することが可能となる。図１では、１つの画素エリア内に第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８とが１つずつ配置された例を示した。一方、図１０では１つの画素エリア内にそれぞれ３つの第１の検出用画素１０１、第２の検出用画素１０８、第３の検出用画素１１７が配置されている。また例えば画素エリアＥのように、第１の検出用画素１０１及び第２の検出用画素１０８は、画素アレイの外縁部から離れ、画素アレイの中心部に配置されてもよい。第１の検出用画素１０１及び第２の検出用画素１０８の配置は、撮像対象となる被検体の大きさや配置によって、適宜決めることができる。各画素エリアの３つの第１の検出用画素１０１は、共通の第１の検出信号線１０４に接続されており、３つの第２の検出用画素１０８は共通の第２の検出信号線１０３に接続されている。同図では、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８の間に２列ずつ画像用の画素があり、第１の検出用画素１０１と第３の検出用画素１１７の間には画像用の画素がなく隣接して配置されているが、本発明はこの形態に限定されない。第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８を隣接して配置してもよいし、第１の検出用画素１０１と第３の検出用画素１１７の間に第２の画素１１０を適宜挿入してもよい。また、同図では全ての画素エリアにおいて、第２の検出用画素１０８は第１の検出用画素１０１に対して３画素左に、第３の検出用画素１１７は検知画素に対して１画素下に配置されているが、本発明はこの形態に限定されない。第１の検出用画素１０１に対する各補正用画素の位置関係や、方向、距離については、画素エリアごとに変えてもよいし、画素エリア内において複数の組み合わせを混在させてもよい。
【００４１】
図１１（ａ）は、図１０に示した概略レイアウト図の変形例を示したものである。図１０に示したレイアウトと異なる点は、第１の検出信号線１０４と第２の検出信号線１０３とが、異なる画素エリア同士で共用しないように列をずらして配置されている。このような構成にすることで、例えば第１の検知用制御配線１１６を駆動させ、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８からの信号を信号処理回路１７１へ転送させる際、全ての第１の検知用制御配線を同時に動作させることが可能となる。同時に動作させることによって、走査しながら読み出した場合と比較して、放射線の照射情報を取得するための信号を読み出す間隔を短くすることが可能となり、読み出しの速度が向上する。また、図１１（ｂ）のように、第１の検知用制御配線１１６を駆動回路１６０に接続する手前で画素エリアごとに束ねてもよい。このような構成にすることによって、駆動回路１６０を簡素化でき、駆動回路１６０と接続する端子数を減らすことができる。なお、駆動回路１６０ではなくＡＥＣ制御回路１９０を用いた場合であっても同様である。
【００４２】
次に、図１２〜１５を参照して、他の実施形態について説明する。先の実施形態と重複する事に関しては、説明を割愛する。図１２（ａ）は、他の実施形態における放射線検出装置の等価回路図である。先の実施形態と異なる点は、大きく分けて２つある。
【００４３】
第一に、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８が、ＴＦＴを介さず直接接続されている点である。第１の検出用画素１０１および第３の検出用画素１１７の光電変換素子の大きさや、第２の検出信号線１０３や第１の検出信号線１０４にそれぞれ接続する個数は、全て第１の検出信号線１０４に接続する第１の検出用画素１０１と略同一である。但し、第２の検出用画素１０８および第３の検出用画素１１７の中の光電変換素子は、第１の実施形態と同様の手法により、第１の検出用画素１０１と比較して放射線に対する感度が低減されている。これにより、第１の検出信号線１０４と第２の検出信号線１０３の減算により、第１の検出用画素１０１に照射される放射線情報を精度よく取得することが可能となる。ＴＦＴを介さずに直接配線に接続することで、複雑な制御配線やＴＦＴを配置する必要がなくなり、駆動回路１６０も簡素化することが可能となる。
【００４４】
第二に、第１の検出用画素１０１と第３の検出用画素１１７が接続される第１の検出信号線１０４、および第２の検出用画素１０８が接続される第２の検出信号線１０３が、画像信号線１１２と共通化されている点である。この結果、読出し回路１７０に接続する端子数を減らすことができ、読出し回路１７０を簡素化することが可能である。
【００４５】
なお、第３の検出用画素１１７については、図１２（ａ）のようにＴＦＴがない構成とすることもできるし、図１２（ｂ）のようにＴＦＴがある構成とすることもできる。図１２（ａ）のようにＴＦＴがない構成の場合、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８とで構造上の差異が少なくなり、第１の検出信号線１０４のクロストークと第２の検出信号線１０３のクロストークがより近くなる。そのため、クロストーク量に対する補正の精度が向上する。また、図１２（ｂ）のように第３の検出用画素１１７にＴＦＴを設ける場合、夫々の画像信号線１１２に接続する変換素子とＴＦＴの個数が一致するため、変換素子のダーク電流やＴＦＴのオフセットレベルに対する補正の精度が向上する。
【００４６】
図１３は、他の実施形態における放射線検出装置の等価回路図で、図１１とは異なる例を示した図である。異なる点は、第１の検出用画素１０１と第２の検出用画素１０８および第３の検出用画素１１７が接続される配線が、画像信号線１１２とは別の第１の検出信号線１０４及び第２の検出信号線１０３である点である。このような構成にすることで、画像信号線１１２に接続される画素数を少なくし、画像信号線１１２線の容量を低減でき、ＳＮＲの高い放射線撮像装置を提供することが可能となる。なお、図１２（ｂ）と同様、第３の検出用画素１１７についてＴＦＴを設ける構成としてもよい。
【００４７】
図１４は、図１３における第２の検出用画素１０８および第３の検出用画素１１７の平面図である。特にＴＦＴを設けず、変換素子が直接、第１の検出信号線１０４や第２の検出信号線１０３と接続している。第２の検出用画素１０８および第３の検出用画素１１７の構造と機能は先の実施形態と同様である。
【００４８】
図１５は、図１４におけるＢ−Ｂ’断面図である。上部には光電変換素子１５が配置されており、下部には第１の検出信号線１０４が形成され、直接接続されている。
【００４９】
以下、図１６を参照しながら本発明の放射線撮像装置１００が組み込まれた放射線撮像システムを例示的に説明する。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、本発明の放射線撮像装置１００に入射する。この入射したＸ線に患者又は被験者６０６１の体内部の情報が含まれる。放射線撮像装置１００において、Ｘ線６０６０の入射に対応してシンチレータが発光し、これが光電変換素子で光電変換され、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され信号処理部としてのイメージプロセッサ６０７０によって画像処理され、制御室の表示部としてのディスプレイ６０８０で観察できる。また、この情報は、電話回線６０９０などの伝送処理部によって遠隔地へ転送できる。これによって別の場所のドクタールームなどの表示部であるディスプレイ６０８１に表示し、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この情報は、光ディスクなどの記録媒体に記録することができ、またフィルムプロセッサ６１００によって記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。なお、Ｘ線チューブ６０５０は、本発明の放射線撮像装置が有する情報処理回路で生成された放射線の照射に関する情報に基づいて、放射線の照射を停止する制御が行われ得る。
【符号の説明】
【００５０】
１００  放射線撮像装置
１０１  第１の検出用画素
１０２  第１の画素
１１０  第２の画素
１０３  第２の検出信号線
１０４  第１の検出信号線
１０８  第２の検出用画素
１７０  読出し回路
１８０  情報処理回路
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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