(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線の入射開始時を精度良く検出することができ、且つ、撮影された放射線画像の品質の劣化を抑制することができる放射線検出器を提供する。【解決手段】複数の制御ラインと、複数のデータラインとにより画された複数の領域のそれぞれに設けられた薄膜トランジスタを有し、放射線を電気的な情報に変換する検出部と、薄膜トランジスタのオン状態とオフ状態を切り替える制御回路３１と、複数のデータラインと電気的に接続され、少なくとも１つのデータラインを流れる電流を検出する信号検出回路３２と画像データ取得部６を備える。画像データ取得部は、薄膜トランジスタがオフ状態の時に、信号検出回路により検出された電流の値に基づいて放射線の入射開始時を検出することと、薄膜トランジスタをオン状態とすることで検出部から電荷を放出することと、薄膜トランジスタをオフ状態とすることで検出部に電荷を蓄積することと、を実行する。【選択図】図２
2018107598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられ、第１の方向に延びる複数の制御ラインと、
前記基板に設けられ、前記第１の方向に交差する第２の方向に延びる複数のデータラインと、
平面視において、前記複数の制御ラインと、前記複数のデータラインと、により画された複数の領域のそれぞれに設けられ、対応する前記制御ラインと対応する前記データラインとに電気的に接続された薄膜トランジスタを有し、放射線を電気的な情報に変換する検出部と、
前記複数の制御ラインと電気的に接続され、複数の前記薄膜トランジスタのオン状態とオフ状態を切り替える制御回路と、
前記複数のデータラインと電気的に接続され、少なくとも１つのデータラインを流れる電流を検出する信号検出回路と、
前記信号検出回路および前記制御回路と電気的に接続された画像データ取得部と、
を備え、
前記画像データ取得部は、前記薄膜トランジスタがオフ状態の時に、前記信号検出回路により検出された電流の値に基づいて放射線の入射開始時を検出することと、
前記薄膜トランジスタをオン状態とすることで前記検出部から電荷を放出することと、前記薄膜トランジスタをオフ状態とすることで前記検出部に電荷を蓄積することと、を実行する放射線検出器。
【請求項２】
前記画像データ取得部は、前記薄膜トランジスタをオン状態とすることで前記電荷が蓄積された前記検出部から電荷を読み出す請求項１記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記画像データ取得部は、前記放射線の入射開始時を検出した際のデータを用いて、前記電荷が蓄積された前記検出部から読み出されたデータを補正する請求項２記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記画像データ取得部は、前記薄膜トランジスタのオン状態とオフ状態の切り替えを前記複数の制御ライン毎に順次行う請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記画像データ取得部は、前記電荷が蓄積された全ての前記検出部から電荷を読み出して画像データを取得する読み出し工程を、連続して行う請求項２〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記画像データ取得部は、前記電荷が蓄積された全ての前記検出部から電荷を読み出して画像データを取得する読み出し工程と、全ての前記薄膜トランジスタをオフ状態にする待機工程と、を交互に行う請求項２〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記画像データ取得部は、前記待機工程において、前記信号検出回路により検出された電流の値に基づいて放射線の入射開始時を検出する請求項６記載の放射線検出器。
【請求項８】
前記オフ状態における前記薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極との間の抵抗値は、前記オン状態における前記薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極との間の抵抗値の２０倍以上である請求項１〜７のいずれか１つに記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線検出器の一例にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器には、例えば、複数の光電変換部（画素などとも称される）を有するアレイ基板と、複数の光電変換部の上に設けられＸ線を蛍光に変換するシンチレータとが設けられている。また、光電変換部には、シンチレータからの蛍光を電荷に変換する光電変換素子、電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う薄膜トランジスタ、電荷を蓄積する蓄積キャパシタなどが設けられている。
【０００３】
一般的には、Ｘ線検出器は、以下のようにして電荷を読み出す。まず、外部から入力された信号によりＸ線の入射を認識する。次に、予め定められた時間の経過後に、読み出しを行う光電変換部の薄膜トランジスタをオン状態にして、蓄積された電荷を積分アンプで電圧に変換し読み出す。  
しかしながら、この様にすると、Ｘ線検出器の動作の開始が外部からの信号に依存することになるので、タイムラグなどにより処理時間が長くなるという問題がある。
【０００４】
ここで、半導体素子である薄膜トランジスタにＸ線を照射すると、光電効果によりドレイン電極とソース電極との間に電流が流れる。また、薄膜トランジスタのソース電極はデータラインと電気的に接続されている。そこで、Ｘ線が照射された時にデータラインに流れる電流の値と、Ｘ線が照射されていない時にデータラインに流れる電流の値との差を検出して、Ｘ線の入射開始時を検出する技術が提案されている。
【０００５】
ところが、この様な技術では、Ｘ線の入射開始はいつになるか分からないので、撮影の準備のために蓄積キャパシタに電荷を蓄積してから、Ｘ線の入射が開始されるまでの間の時間がばらつくことになる。ここで、薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極との間の抵抗値は有限な値であるため、完全にはオフ状態にすることができない。そのため、撮影の準備のために蓄積キャパシタに蓄積された電荷がリークして、蓄積キャパシタに蓄積された電荷の値が時間の経過とともに減少していく。その結果、前述した時間がばらつくと、撮影の準備のために蓄積キャパシタに蓄積されている電荷の値がばらつき、撮影されたＸ線画像の品質が劣化するおそれがある。  
そこで、Ｘ線の入射開始時を精度良く検出することができ、且つ、撮影されたＸ線画像の品質の劣化を抑制することができるＸ線検出器の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１４−５２６１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、放射線の入射開始時を精度良く検出することができ、且つ、撮影された放射線画像の品質の劣化を抑制することができる放射線検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係る放射線検出器は、基板と、前記基板に設けられ、第１の方向に延びる複数の制御ラインと、前記基板に設けられ、前記第１の方向に交差する第２の方向に延びる複数のデータラインと、平面視において、前記複数の制御ラインと、前記複数のデータラインと、により画された複数の領域のそれぞれに設けられ、対応する前記制御ラインと対応する前記データラインとに電気的に接続された薄膜トランジスタを有し、放射線を電気的な情報に変換する検出部と、前記複数の制御ラインと電気的に接続され、複数の前記薄膜トランジスタのオン状態とオフ状態を切り替える制御回路と、前記複数のデータラインと電気的に接続され、少なくとも１つのデータラインを流れる電流を検出する信号検出回路と、前記信号検出回路および前記制御回路と電気的に接続された画像データ取得部と、を備え、前記画像データ取得部は、前記薄膜トランジスタがオフ状態の時に、前記信号検出回路により検出された電流の値に基づいて放射線の入射開始時を検出することと、前記薄膜トランジスタをオン状態とすることで前記検出部から電荷を放出することと、前記薄膜トランジスタをオフ状態とすることで前記検出部に電荷を蓄積することと、を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】Ｘ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
【図２】Ｘ線検出器１のブロック図である。
【図３】アレイ基板２の回路図である。
【図４】比較例に係るＸ線の入射開始時の検出方法を例示するためのタイミングチャートである。
【図５】画像データ取得部６の動作を例示するためのタイミングチャートである。
【図６】画像データ取得部６の作用を例示するためのフローチャートである。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、複数のＸ線画像を撮影する手順を例示するための模式図である。
【図８】待機工程のタイミングチャートである。
【図９】待機工程のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
本実施の形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
【００１１】
また、以下に例示をするＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。Ｘ線平面センサには、大きく分けて直接変換方式と間接変換方式がある。
直接変換方式は、入射Ｘ線により光導電膜内部に発生した光導電電荷（電荷）を高電界により電荷蓄積用の蓄積キャパシタに直接導く方式である。  
間接変換方式は、Ｘ線をシンチレータにより蛍光（可視光）に変換し、蛍光をフォトダイオードなどの光電変換素子により電荷に変換し、電荷を蓄積キャパシタに導く方式である。  
以下においては、一例として、間接変換方式のＸ線検出器１を例示するが、本発明は直接変換方式のＸ線検出器にも適用することができる。  
すなわち、Ｘ線検出器は、Ｘ線を電気的な情報に変換する検出部を有するものであれば良い。検出部は、例えば、Ｘ線を直接的またはシンチレータと協働して検出するものとすることができる。  
また、Ｘ線検出器１は、例えば、一般医療用途などに用いることができるが、用途に限定はない。
【００１２】
図１は、Ｘ線検出器１を例示するための模式斜視図である。  
なお、図１においては、バイアスライン２ｃ３などを省いて描いている。  
図２は、Ｘ線検出器１のブロック図である。  
図３は、アレイ基板２の回路図である。  
図１〜図３に示すように、Ｘ線検出器１には、アレイ基板２、信号処理部３、画像処理部４、シンチレータ５、および画像データ取得部６が設けられている。
【００１３】
アレイ基板２は、シンチレータ５によりＸ線から変換された蛍光（可視光）を電気信号に変換する。  
アレイ基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、およびバイアスライン２ｃ３を有する。
本実施の形態においては、光電変換部２ｂがＸ線をシンチレータ５と協働して検出する検出部となる。
【００１４】
なお、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、およびバイアスライン２ｃ３の数などは例示をしたものに限定されるわけではない。
【００１５】
基板２ａは、板状を呈し、無アルカリガラスなどの透光性材料から形成されている。  
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の表面に複数設けられている。  
光電変換部２ｂは、矩形状を呈し、平面視において制御ライン２ｃ１とデータライン２ｃ２とにより画された領域に設けられている。複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。  
なお、１つの光電変換部２ｂは、１つの画素（pixel）に対応する。
【００１６】
複数の光電変換部２ｂのそれぞれには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２が設けられている。  
この場合、オフ状態における薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｂとドレイン電極２ｂ２ｃとの間の抵抗値は、オン状態における薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｂとドレイン電極２ｂ２ｃとの間の抵抗値の２０倍以上とすることができる。
また、図３に示すように、光電変換素子２ｂ１において変換した電荷が供給される蓄積キャパシタ２ｂ３を設けることができる。蓄積キャパシタ２ｂ３は、例えば、矩形平板状を呈し、薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタ２ｂ３を兼ねることができる。
【００１７】
この場合、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態とすることで光電変換部２ｂから電荷が放出され、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態とすることで光電変換部２ｂに電荷が蓄積される。  
なお、蓄積キャパシタ２ｂ３が設けられる場合には、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にするとバイアスライン２ｃ３から蓄積キャパシタ２ｂ３に一定の電荷が蓄積され、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態にすると蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷が放出される。  
光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタ２ｂ３を兼ねる場合（蓄積キャパシタ２ｂ３が省略される場合）には、電荷の蓄積および放出が行われるのは光電変換素子２ｂ１となる。
なお、以下においては、一例として、蓄積キャパシタ２ｂ３が設けられる場合を例示する。
【００１８】
光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。  
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蓄積キャパシタ２ｂ３への電荷の蓄積および放出のスイッチングを行う。薄膜トランジスタ２ｂ２は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料を含むものとすることができる。薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極２ｂ２ａ、ソース電極２ｂ２ｂ及びドレイン電極２ｂ２ｃを有している。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極２ｂ２ａは、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｂは、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極２ｂ２ｃは、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタ２ｂ３とに電気的に接続される。また、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタ２ｂ３は、対応するバイアスライン２ｃ３と電気的に接続される（図３を参照）。
【００１９】
制御ライン２ｃ１は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられている。制御ライン２ｃ１は、例えば、行方向（第１の方向の一例に相当する）に延びている。  
１つの制御ライン２ｃ１は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ１のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド２ｄ１には、フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ１に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた制御回路３１とそれぞれ電気的に接続されている。
【００２０】
データライン２ｃ２は、所定の間隔をあけて互いに平行に複数設けられている。データライン２ｃ２は、例えば、行方向に直交する列方向（第２の方向の一例に相当する）に延びている。  
１つのデータライン２ｃ２は、基板２ａの周縁近傍に設けられた複数の配線パッド２ｄ２のうちの１つと電気的に接続されている。１つの配線パッド２ｄ２には、フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線のうちの１つが電気的に接続されている。フレキシブルプリント基板２ｅ２に設けられた複数の配線の他端は、信号処理部３に設けられた信号検出回路３２とそれぞれ電気的に接続されている。
【００２１】
図３に示すように、バイアスライン２ｃ３は、データライン２ｃ２とデータライン２ｃ２との間に、データライン２ｃ２と平行に設けられている。  
バイアスライン２ｃ３には、図示しないバイアス電源が電気的に接続されている。図示しないバイアス電源は、例えば、信号処理部３などに設けることができる。  
なお、バイアスライン２ｃ３は、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けるようにすればよい。バイアスライン２ｃ３が設けられない場合には、光電変換素子２ｂ１のアノード側と蓄積キャパシタ２ｂ３は、バイアスライン２ｃ３に代えてグランドに電気的に接続される。
【００２２】
制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、およびバイアスライン２ｃ３は、例えば、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成することができる。
【００２３】
保護層２ｆは、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、およびバイアスライン２ｃ３を覆っている。  
保護層２ｆは、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂材料の少なくとも１種を含む。
【００２４】
信号処理部３は、アレイ基板２の、シンチレータ５側とは反対側に設けられている。  
信号処理部３には、制御回路３１と、信号検出回路３２とが設けられている。  
制御回路３１は、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替える。
【００２５】
図２に示すように、制御回路３１は、複数のゲートドライバ３１ａと行選択回路３１ｂとを有する。  
行選択回路３１ｂには、画像データ取得部６から制御信号Ｓ１が入力される。行選択回路３１ｂは、Ｘ線画像の走査方向に従って、対応するゲートドライバ３１ａに制御信号Ｓ１を入力する。  
ゲートドライバ３１ａは、対応する制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力する。  
例えば、制御回路３１は、フレキシブルプリント基板２ｅ１と制御ライン２ｃ１とを介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次入力する。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、光電変換部２ｂ（蓄積キャパシタ２ｂ３）からの電荷（画像データ信号Ｓ２）が受信できるようになる。
【００２６】
信号検出回路３２は、複数のデータライン２ｃ２と電気的に接続され、少なくとも１つのデータライン２ｃ２を流れる電流を検出する。
信号検出回路３２は、薄膜トランジスタ２ｂ２がオフ状態の時に、後述する光電効果による電流を検出する。  
信号検出回路３２は、薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態の時に、光電変換部２ｂ（蓄積キャパシタ２ｂ３）から電荷（画像データ信号Ｓ２）を読み出す。  
画像処理部４は、配線４ａを介して、画像データ取得部６と電気的に接続されている。なお、画像処理部４および画像データ取得部６は、信号処理部３と一体化されていてもよい。
【００２７】
シンチレータ５は、複数の光電変換素子２ｂ１の上に設けられ、入射するＸ線を可視光すなわち蛍光に変換する。シンチレータ５は、基板２ａ上の複数の光電変換部２ｂが設けられた領域（有効画素領域）を覆うように設けられている。  
シンチレータ５は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）などを用いて形成することができる。この場合、真空蒸着法などを用いて、シンチレータ５を形成すれば、複数の柱状結晶の集合体からなるシンチレータ５が形成される。
【００２８】
また、シンチレータ５は、例えば、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ）などを用いて形成することもできる。この場合、複数の光電変換部２ｂごとに四角柱状のシンチレータ５が設けられるように、マトリクス状の溝部を形成することができる。溝部には、大気（空気）、あるいは酸化防止用の窒素ガスなどの不活性ガスが満たされるようにすることができる。また、溝部が真空状態となるようにしてもよい。
【００２９】
その他、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために、シンチレータ５の表面側（Ｘ線の入射面側）を覆うように図示しない反射層を設けることができる。  
また、空気中に含まれる水蒸気により、シンチレータ５の特性と図示しない反射層の特性が劣化するのを抑制するために、シンチレータ５と図示しない反射層を覆う図示しない防湿体を設けることができる。
【００３０】
ここで、一般的なＸ線検出器においては、以下のようにしてＸ線画像を構成する。  
まず、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にする。薄膜トランジスタ２ｂ２がオフ状態となることで、バイアスライン２ｃ３を介して一定の電荷が蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積される。次に、Ｘ線が照射されると、シンチレータ５によりＸ線が蛍光に変換される。蛍光が光電変換素子２ｂ１に入射すると、光電効果によって電荷（電子およびホール）が発生し、発生した電荷と、蓄積されている電荷（異種電荷）とが結合して蓄積されている電荷が減少する。次に、制御回路３１は、薄膜トランジスタ２ｂ２を順次オン状態にする。信号検出回路３２は、サンプリング信号に従って各蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷（画像データ信号Ｓ２）をデータライン２ｃ２を介して読み出す。
【００３１】
画像処理部４は、読み出された画像データ信号Ｓ２を受信し、受信した画像データ信号Ｓ２を順次増幅し、増幅された画像データ信号Ｓ２（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。そして、画像処理部４は、デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいて、Ｘ線画像を構成する。構成されたＸ線画像のデータは、画像処理部４から外部の機器に向けて出力される。
【００３２】
また、一般的なＸ線検出器においては、以下のようにして電荷を読み出す。まず、Ｘ線源などの外部機器からの信号により、Ｘ線が入射したのを認識する。次に、予め定められた時間の経過後に、読み出しを行う光電変換部２ｂの薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態にして、蓄積された電荷を読み出す。すなわち、一般的なＸ線検出器の場合は、Ｘ線が実際にＸ線検出器に入射したのを検出しているわけではない。  
そのため、外部機器からの信号が入力された時点と、読み出し動作を開始する時点との間に所定の時間を設ける必要がある。その結果、タイムラグなどが生じ、処理時間が長くなっていた。
【００３３】
ここで、物質にＸ線を照射すると、電子（Ｘ線光電子）が物質の表面から放出される（光電効果）。そのため、絶縁材料や半導体材料などからなる部材にＸ線を照射して、光電効果により部材内に電子を発生させ、部材の両端に電圧を印加し、部材の内部に電界をかけると、Ｘ線が照射されている期間に電流（Ｘ線光導電流）を取り出すことができる。前述した直接変換方式のＸ線検出器は、これを利用したものである。
【００３４】
間接変換方式のＸ線検出器においても、半導体素子である薄膜トランジスタ２ｂ２にＸ線を照射すると、光電効果によりドレイン電極２ｂ２ｃとソース電極２ｂ２ｂとの間に電流が流れる。すなわち、薄膜トランジスタ２ｂ２にＸ線を照射すると、抵抗値が下がり、見掛け上、薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態になる。そのため、光電効果を利用すれば、Ｘ線の入射開始時を直接検出することができる。
【００３５】
図４は、比較例に係るＸ線の入射開始時の検出方法を例示するためのタイミングチャートである。  
比較例に係るＸ線の入射開始時の検出方法は、単に、前述した光電効果を利用するものである。また、制御ライン２ｃ２はｎ個、データライン２ｃ２はｍ個設けられているものとしている。
【００３６】
比較例に係るＸ線の入射開始時の検出方法においては、まず、制御回路３１は、全ての制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１（電圧）を入力しないようにする。すなわち、制御回路３１は、全ての薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にする。
【００３７】
続いて、図４に示すように、例えば、信号検出回路３２は、サンプリング信号に従って全データライン２ｃ２においてサンプリングを行う。前述したように、Ｘ線が光電変換部２ｂに照射されると、光電効果により、ドレイン電極２ｂ２ｃとソース電極２ｂ２ｂとの間に電流が流れる。そのため、例えば、信号検出回路３２により、サンプリング期間における全データライン２ｃ２の電流値の変化を検出すれば、Ｘ線の入射開始時を直接検出することができる。
【００３８】
ところが、比較例に係るＸ線の入射開始時の検出方法においては、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態にし蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷（画像データ信号Ｓ２）を読み出し、続いて薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にし蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷を蓄積した後、次に同じ薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態にし蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷（画像データ信号Ｓ２）を読み出すまでの時間は一定のものとはならない。すなわち、Ｘ線の入射開始はいつになるか分からないので、撮影の準備のために蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷を蓄積してから、Ｘ線の入射が開始されるまでの間の時間がばらつくことになる。
【００３９】
ここで、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にすることで、バイアスライン２ｃ３から蓄積キャパシタ２ｂ３に一定の電荷が蓄積される。ところが、前述したように、薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｂとドレイン電極２ｂ２ｃとの間の抵抗値は有限な値であるため、完全にはオフ状態にすることができない。そのため、薄膜トランジスタ２ｂ２がオフ状態であっても蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷がリークし、撮影の準備のために蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積された電荷の値が時間の経過とともに減少していく。
【００４０】
その結果、撮影の準備のために蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷を蓄積してから、Ｘ線の入射が開始されるまでの間の時間がばらつくと、撮影の準備のために蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷の値がばらつき、撮影された画像に画像斑などが発生して、Ｘ線画像の品質が劣化するおそれがある。
【００４１】
そこで、本実施の形態に係るＸ線検出器１には、画像データ取得部６が設けられている。
図１および図２に示すように、画像データ取得部６は、信号検出回路３２および制御回路３１と電気的に接続されている。また、画像データ取得部６は、配線４ａを介して画像処理部４と電気的に接続されている。  
画像データ取得部６は、読み出し工程を実行する。  
読み出し工程は、Ｘ線の入射を検出する工程と、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態にして蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷を放出させ、続いて薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にして蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷を再度蓄積させる工程と、画像データ信号Ｓ２を読み出す工程とを含む。
すなわち、画像データ取得部６は、薄膜トランジスタ２ｂ２がオフ状態の時に、信号検出回路３２により検出された電流の値に基づいてＸ線の入射開始時を検出し、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態とすることで光電変換部２ｂから電荷を放出し、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態とすることで光電変換部２ｂに電荷を再度蓄積する。  
そして、画像データ取得部６は、薄膜トランジスタ２ｂをオン状態とすることで電荷が再度蓄積された光電変換部２ｂから電荷を読み出す。
また、画像データ取得部６は、待機工程を実行することもできる。  
待機工程においては、画像データ取得部６は、全ての薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にする。
【００４２】
図５は、画像データ取得部６の動作を例示するためのタイミングチャートである。  
なお、制御ライン２ｃ２はｎ個、データライン２ｃ２はｍ個設けられているものとしている。  
図６は、画像データ取得部６の作用を例示するためのフローチャートである。  
まず、図５及び図６に示すように、画像データ取得部６は制御回路３１を制御して、全ての制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１（電圧）を入力しないようにする。すなわち、画像データ取得部６は、全ての薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にする。  
次に、画像データ取得部６は信号検出回路３２を制御して、サンプリング信号に従って全データライン２ｃ２において第１のサンプリングを行う。第１のサンプリング期間においては、全ての薄膜トランジスタ２ｂ２はオフ状態にあるので、第１のサンプリング期間にＸ線が入射すると前述した光電効果を利用したＸ線の入射開始時の検出を行うことができる。信号検出回路３２により検出された全データライン２ｃ２の電流値の変化に関するデータは、画像データ取得部６に設けられたＸ線入射判定回路に転送される。Ｘ線入射判定回路は、所定の閾値などを用いてＸ線の入射の有無を判定する。
【００４３】
次に、画像データ取得部６は信号検出回路３２を制御して、サンプリング信号に従って全データライン２ｃ２において第２のサンプリングを行う。第２のサンプリング期間においては、まず、画像データ取得部６は制御回路３１を制御して、所定の制御ライン２ｃ２に制御信号Ｓ１（電圧）を入力し、所定の制御ライン２ｃ２に接続されている全ての薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態にする。すると、薄膜トランジスタ２ｂ２を介して所定の制御ライン２ｃ２に接続されている全て蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷が放出される。続いて、画像データ取得部６は制御回路３１を制御して、所定の制御ライン２ｃ２に接続されている全ての薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にする。すると、薄膜トランジスタ２ｂ２を介して所定の制御ライン２ｃ２に接続されている全て蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷が再度蓄積される。
【００４４】
この後、一般的な画像データ信号Ｓ２の読み出しが行われる。  
例えば、画像データ取得部６は制御回路３１を制御して、所定の制御ライン２ｃ２に接続されている全ての薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態にする。  
そして、画像データ取得部６は信号検出回路３２を制御して、サンプリング信号に従って所定の制御ライン２ｃ２に接続されている全ての蓄積キャパシタ２ｂ３に対して蓄積されている電荷（画像データ信号Ｓ２）をデータライン２ｃ２を介して順次読み出す。読み出された画像データ信号Ｓ２は、画像データとして画像処理部４に設けられた画像メモリに保存される。  
そして、以上の手順が全ての制御ライン２ｃ２に対して順次行われる。
すなわち、画像データ取得部６は、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態の切り替えを複数の制御ライン２ｃ２毎に順次行う。
【００４５】
以上の手順が全ての制御ライン２ｃ２に対して行われることで読み出し工程が終了すると、Ｘ線入射判定回路により画像メモリに保存されている画像データが、Ｘ線が入射した際のものであるかが判定される。  
Ｘ線が入射した際の画像データである場合には、終了処理、すなわち、画像メモリに保存されている画像データが撮影されたＸ線画像のデータとして画像処理部４から外部の機器に向けて出力される。  
Ｘ線が入射していない際の画像データである場合には、画像メモリに保存されている画像データが廃棄され、読み出し工程または待機工程に移行する。
【００４６】
ここで、Ｘ線が入射した際の画像データには、光電効果により発生した電流に起因するノイズ成分が含まれている。  
Ｘ線の入射を検出する工程において検出した全データライン２ｃ２の電流値の変化に関するデータにも光電効果により発生した電流に起因するノイズ成分が含まれている。  
そのため、Ｘ線が入射した際の画像データから、Ｘ線の入射を検出する工程において得られた全データライン２ｃ２の電流値の変化に関するデータを差し引けば、光電効果により発生した電流に起因するノイズ成分を除去することができる。  
すなわち、画像データ取得部６は、Ｘ線の入射開始時を検出した際のデータを用いて、電荷が再度蓄積された光電変換部２ｂから読み出されたデータを補正することもできる。
この様にすれば、撮影されたＸ線画像の品質を向上させることができる。
【００４７】
また、画像データ取得部６が設けられていれば、制御ライン２ｃ２毎に、Ｘ線の入射を検出する工程と、電荷の放出と電荷の再蓄積を行う工程と、画像データ信号Ｓ２の読み出しを行う工程とを行うことができる。そのため、Ｘ線の入射の検出と画像データの保存を逐次行うことが可能となる。その結果、Ｘ線画像のオフセットのばらつきを少なくすることができるので、安定したＸ線画像を得ることができる。
【００４８】
なお、以上においては、画像データ取得部６は、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態とすることで蓄積キャパシタ２ｂ３から電荷を放出させ、次に、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態とすることで蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷を蓄積し、次に、画像データ信号Ｓ２の読み出しを行う様にしている。
しかしながら、画像データ取得部６は、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態とすることで蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷を蓄積し、次に、画像データ信号Ｓ２の読み出しを行い、次に、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態とすることで蓄積キャパシタ２ｂ３から電荷を放出させるようにしてもよい。この様にしても、Ｘ線画像のオフセットのばらつきを少なくすることができるので、安定したＸ線画像を得ることができる。
すなわち、画像データ取得部６は、薄膜トランジスタ２ｂ２がオフ状態の時に、信号検出回路３２により検出された電流の値に基づいてＸ線の入射開始時を検出することと、薄膜トランジスタ２ｂ２をオン状態とすることで光電変換部２ｂから電荷を放出することと、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態とすることで光電変換部２ｂに電荷を蓄積することと、を実行すればよい。  
この場合、電荷の蓄積に続いて画像データ信号Ｓ２の読み出しを行い、次の電荷の蓄積の前に電荷の放出を行うようにすればよい。
【００４９】
図７（ａ）、（ｂ）は、複数のＸ線画像を撮影する手順を例示するための模式図である。
図７（ａ）は、複数のＸ線画像を連続的に撮影する場合である。
この場合、画像データ取得部６は、電荷が再度蓄積された全ての光電変換部２ｂから電荷を読み出して画像データを取得する読み出し工程を、連続して行う。
このようにすると、複数のＸ線画像におけるオフセットのばらつきを少なくすることができるので、安定したＸ線画像を得ることができる。
【００５０】
図７（ｂ）は、複数のＸ線画像を間欠的に撮影する場合である。
この場合、画像データ取得部６は、電荷が再度蓄積された全ての光電変換部２ｂから電荷を読み出して画像データを取得する読み出し工程と、全ての薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にする待機工程と、を交互に行う。
この様にしても、読み出し工程が繰り返されることになる。そのため、複数のＸ線画像におけるオフセットのばらつきを少なくすることができるので、安定したＸ線画像を得ることができる。
【００５１】
次に、待機工程についてさらに説明する。  
図８は、待機工程のタイミングチャートである。  
図９は、待機工程のフローチャートである。  
図８および図９に示すように、待機工程においては、全ての薄膜トランジスタ２ｂ２はオフ状態にする。つまり、制御回路３１は、全ての制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力しない。画像データ取得部６は、サンプリング信号に従って全データライン２ｃ２においてサンプリングを行う。サンプリングは所定のサンプリング期間の間行われる。
【００５２】
サンプリング期間にＸ線が入射すれば、前述した光電効果による電流が流れるので、Ｘ線入射判定回路によりＸ線の入射、すなわち、待機工程の終了を知ることができる。  
待機工程が終了した場合には、次のＸ線画像を撮影するための読み出し工程が開始される。  
サンプリング期間にＸ線が入射しなければ、前述した光電効果による電流が流れないので、Ｘ線入射判定回路によりＸ線の入射がされていないこと、すなわち待機工程の続行を知ることができる。
すなわち、画像データ取得部６は、待機工程において、信号検出回路３２により検出された電流の値に基づいてＸ線の入射開始時を検出することができる。
【００５３】
なお、予め定められた待機時間が終了したら読み出し工程へ移行させることもできる。ただし、Ｘ線の入射を検出して待機工程を終了させれば、タイムラグの発生などを抑制することができる。
【００５４】
また、待機工程におけるＸ線入射の検出結果と、読み出し工程におけるＸ線入射の検出結果の両方を用いてＸ線の入射を判定することもできる。この様にすれば、Ｘ線の入射をより確実に知ることができる。
【００５５】
以上に説明したように、本実施の形態に係るＸ線検出器１は、画像データ取得部６を備えているので、画像データ信号Ｓ２の読み出しを行う直前に、蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷を放出させ、電荷を放出させた蓄積キャパシタ２ｂ３に電荷を再度蓄積させることができる。そのため、蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷がリークすることで、撮影されたＸ線画像に画像斑などが発生するのを抑制することができる。すなわち、撮影されたＸ線画像の品質の劣化を抑制することができる。
【００５６】
また、Ｘ線の入射を検出する工程と、電荷の放出と電荷の再蓄積を行う工程と、画像データ信号Ｓ２の読み出しを行う工程とを制御ライン２ｃ２ごとに行うので、得られた画像データが、Ｘ線が入射した際のものであるかを確実に知ることができる。  
また、前述したように、光電効果により発生した電流に起因するノイズ成分を除去することもできる。
【００５７】
また、制御ライン２ｃ２毎に、Ｘ線の入射を検出する工程と、電荷の放出と電荷の再蓄積を行う工程と、画像データ信号Ｓ２の読み出しを行う工程とを行うことができる。そのため、Ｘ線の入射の検出と画像データの保存を逐次行うことが可能となる。その結果、Ｘ線画像のオフセットのばらつきを少なくすることができるので、安定したＸ線画像を得ることができる。
【００５８】
また、待機工程を設ける場合であっても、Ｘ線の入射を検出して待機工程を終了させることができるので、タイムラグの発生などを抑制することができる。
【００５９】
また、待機工程におけるＸ線入射の検出結果と、読み出し工程におけるＸ線入射の検出結果の両方を用いてＸ線の入射を判定することで、Ｘ線の入射をより確実に知ることができる。
【００６０】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許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。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  Ｘ線検出器、２  アレイ基板、２ａ  基板、２ｂ  光電変換部、２ｂ１  光電変換素子、２ｂ２  薄膜トランジスタ、２ｂ３  蓄積キャパシタ、２ｃ１  制御ライン、２ｃ２  データライン、２ｃ３  バイアスライン、３  信号処理部、４  画像処理部、５  シンチレータ、６  画像データ取得部、３１  制御回路、３２  信号検出回路
【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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