(57)【要約】      （修正有）【課題】放射線撮像装置の各画素の閾値のシフトを低減し画質を向上させる。【解決手段】放射線撮像システムは、放射線撮像部に複数の画素２００を有する画素アレイ２０１と、画素アレイの複数の行を走査する走査回路２０６と、画素アレイから信号を読み出す読出回路２３０とを備える。各画素は、放射線に応じた電気信号を発生する変換素子２０２と、変換素子に接続されたトランジスタ２０３とを含み、読出回路は、各画素の変換素子からトランジスタを介して信号を読み出す。放射線画像を撮像する複数の撮像モードと、各画素のトランジスタの閾値電圧を調整する調整モードとを有する。調整モードでは走査回路２０６は撮像モードにおけるオフ電圧とは異なるオフ電圧をトランジスタのゲート２０３ａに供給する。また、撮像モードでは少なくとも１つの行を単位として複数の行を走査し、調整モードでは少なくとも２つの行を単位として複数の行を走査する。【選択図】図２
2018007213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の行および複数の列を構成するように配置された複数の画素を有する画素アレイと、前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記画素アレイから信号を読み出す読出回路とを備える放射線撮像システムであって、
各画素は、放射線に応じた電気信号を発生する変換素子と、前記変換素子に接続されたトランジスタとを含み、前記読出回路は、各画素の前記変換素子から前記トランジスタを介して信号を読み出すように構成され、
前記放射線撮像システムは、放射線画像を撮像する複数の撮像モードと、各画素の前記トランジスタの閾値電圧を調整する調整モードとを含み、前記調整モードでは、前記走査回路は、前記複数の撮像モードにおけるオフ電圧とは異なるオフ電圧を前記トランジスタのゲートに供給し、
前記複数の撮像モードでは、前記走査回路は、少なくとも１つの行を単位として前記複数の行を走査し、前記調整モードでは、前記走査回路は、少なくとも２つの行を単位として前記複数の行を走査する、
ことを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項２】
前記複数の行を前記走査回路が走査するために要する走査期間に占める各画素の前記トランジスタのオン期間の比率をデューティ比としたときに、前記調整モードにおけるデューティ比は、前記複数の撮像モードのそれぞれにおけるデューティ比の最小値以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像システム。
【請求項３】
複数の行および複数の列を構成するように配置された複数の画素を有する画素アレイと、前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記画素アレイから信号を読み出す読出回路とを備える放射線撮像システムであって、
各画素は、放射線に応じた電気信号を発生する変換素子と、前記変換素子に接続されたトランジスタとを含み、前記読出回路は、各画素の前記変換素子から前記トランジスタを介して信号を読み出すように構成され、
前記放射線撮像システムは、放射線画像を撮像する複数の撮像モードと、各画素の前記トランジスタの閾値電圧を調整する調整モードとを含み、前記調整モードでは、前記走査回路は、前記複数の撮像モードにおけるオフ電圧とは異なるオフ電圧を前記トランジスタのゲートに供給し、
前記複数の行を前記走査回路が走査するために要する走査期間に占める各画素の前記トランジスタのオン期間の比率をデューティ比としたときに、前記調整モードにおけるデューティ比は、前記複数の撮像モードのそれぞれにおけるデューティ比の最小値以上である、
ことを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項４】
前記調整モードを含む複数の調整モードの中から調整モードを選択する制御部を更に備える、
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システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の撮像モードのうちの１つの撮像モードによる撮像の終了に応じて、前記複数の調整モードのうち前記１つの撮像モードに対応する調整モードに移行する、
ことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数の調整モードのうち１つの調整モードの実行中に前記複数の撮像モードのうちの１つの撮像モードが指定された場合に、前記複数の調整モードのうち前記１つの撮像モードに対応する調整モードに移行し、その後、撮像の開始を指示する要求に応じて、前記１つの撮像モードに移行する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線撮像システム。
【請求項７】
前記調整モードの実行中に、前記複数の撮像モードのうち前記調整モードが終了した後に放射線画像の撮像を行うための撮像モードが指定された場合に、前記調整モードから当該指定された撮像モードに移行し、
当該指定された撮像モードにおいて、前記複数の画素がリセットされるように前記走査回路が前記複数の行を走査するリセット動作を繰り返し、
撮像の開始を要求する指示に応じて、当該指定された撮像モードで放射線画像の撮像を実行する、
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システム。
【請求項８】
前記調整モードを含む複数の調整モードから選択された１つの調整モードの実行中に前記複数の撮像モードのうち１つの撮像モードが指定された場合に、前記１つの調整モードから、前記複数の調整モードのうち当該指定された撮像モードに対応する調整モードに移行し、
撮像の開始を要求する指示に応じて、当該指定された撮像モードで撮像を実行する、
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システム。
【請求項９】
前記調整モードでは、前記走査回路が前記複数の行を走査する動作と、前記複数の画素の全ての前記トランジスタをオフさせる動作と、を含む単位動作が繰り返される、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
【請求項１０】
前記調整モードにおいて前記走査回路が前記トランジスタをオフさせるために前記トランジスタのゲートに供給する電圧は、前記複数の撮像モードにおいて前記走査回路が前記トランジスタをオンさせるために前記トランジスタのゲートに供給する電圧と前記複数の撮像モードにおいて前記走査回路が前記トランジスタをオフさせるために前記トランジスタのゲートに供給する電圧との間の電圧である、
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システム。
【請求項１１】
放射線源を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項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、放射線撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮像装置は、放射線を検出する複数の画素が配置されたパネルと、パネルから信号を読み出す読出回路とを有する。各画素は、放射線を電気信号に変換する変換素子と、変換素子に接続されたトランジスタとを含みうる。放射線撮像装置に被検体を介して放射線が照射されると、変換素子には、照射された放射線に応じた信号が蓄積され、その後、その信号に応じた信号がトランジスタを介して読出回路によって読み出される。これによって放射線画像が得られる。また、放射線が照射されない状態では、変換素子にノイズ成分が蓄積されうる。このノイズ成分に相当する画像は、オフセット画像として読み出されうる。
【０００３】
放射線撮像装置では、照射された放射線を検出することによって得られる放射線画像と、放射線が照射されない状態で得たオフセット画像との差分を演算することによってノイズ成分が除去された画像が得られうる。しかし、放射線画像を取得する際の放射線撮像装置の状態とオフセット画像を取得する際の放射線撮像装置の状態とが異なると、放射線画像からノイズ成分を正確に除去することができない。特許文献１には、撮影可能状態とスリープ状態とを有し、スリープ状態のとき又はスリープ状態から撮影可能状態に移行するときに、読出しＩＣに電力を供給し、読出しＩＣに読出し動作を行わせる放射線画像形成装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１０１６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、放射線撮像装置の各画素は、変換素子と、変換素子に接続されたトランジスタとを有する。画素のトランジスタは、そのゲートに対して長時間にわたってＯＦＦ電圧（トランジスタをＯＦＦさせる電圧）が印加されると、閾値がシフトしうる。各画素のトランジスタの閾値がシフトすると、その影響が放射線画像に固体パターンノイズとして現れうる。
本発明は、放射線撮像装置の各画素の閾値のシフトを低減し画質を向上させるために有利な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】
【０００６】
本発明の１つの側面は、複数の行および複数の列を構成するように配置された複数の画素を有する画素アレイと、前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記画素アレイから信号を読み出す読出回路とを備える放射線撮像システムに係り、各画素は、放射線に応じた電気信号を発生する変換素子と、前記変換素子に接続されたトランジスタとを含み、前記読出回路は、各画素の前記変換素子から前記トランジスタを介して信号を読み出すように構成され、前記放射線撮像システムは、放射線画像を撮像する複数の撮像モードと、各画素の前記トランジスタの閾値電圧を調整する調整モードとを含み、前記調整モードでは、前記走査回路は、前記複数の撮像モードにおけるオフ電圧とは異なるオフ電圧を前記トランジスタのゲートに供給し、前記複数の撮像モードでは、前記走査回路は、少なくとも１つの行を単位として前記複数の行を走査し、前記調整モードでは、前記走査回路は、少なくとも２つの行を単位として前記複数の行を走査する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、放射線撮像装置の各画素の閾値のシフトを低減し画質を向上させるために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の１つの実施形態の放射線撮像システムの構成例を示す図。
【図２】放射線撮像部の構成例を示す図。
【図３】画素アレイの構成例を示す図。
【図４】ＰＩＮ型変換素子および薄膜トランジスタで構成された画素の構造を例示する図。
【図５】ＭＩＳ型変換素子および薄膜トランジスタで構成された画素の構造を例示する図。
【図６】トランジスタの閾値電圧の変化を説明する図。
【図７】放射線撮像システムの動作例を示す図。
【図８】撮像モードにおける撮像動作の単位動作を例示する図。
【図９】調整モードにおける調整動作の単位動作を例示する図。
【図１０】複数の撮像モードを例示する図。
【図１１】複数の調整モードを例示する図。
【図１２】放射線撮像システムの他の動作例を示す図。
【図１３】放射線撮像システムの更に他の動作例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。
【００１０】
図１には、本発明の１つの実施形態の放射線撮像システム１００の構成例が示されている。放射線撮像システム１００は、放射線撮像部１０５を含む。放射線撮像システム１００は、その他、曝射スイッチ１０１、放射線源制御部１０２、放射線源１０３、制御部１０６およびユーザインターフェース１０７を含みうる。放射線撮像部１０５、曝射スイッチ１０１、放射線源制御部１０２および制御部１０６の全部または一部は、一体的に構成されてもよい。
【００１１】
曝射スイッチ１０１は、放射線源制御部１０２に対して有線または無線で接続され、放射線源１０３からの放射線１０４の照射を制御する。医師または放射線技師等のユーザは、曝射スイッチ１０１をオンすることで、放射線源制御部１０２を放射線源１０３から放射線を放射させる。これにより、放射線源１０３から被検者に放射線が照射される。放射線源制御部１０２は、曝射スイッチ１０１、放射線源１０３、制御部１０６に接続されている。放射線源制御部１０２は、曝射スイッチ１０１から提供される信号に従って放射線源１０３に放射線の曝射指令を送る。放射線源１０３は、曝射指令に従って放射線を放射する。ユーザインターフェース１０７は、例えば、コンピュータで構成され、キーボードやポインティングデバイスなどの入力装置およびディスプレイなどの出力装置を含みうる。放射線撮像部１０５は、複数の動作モードとして、複数の撮像モードおよび少なくとも１つ（好ましくは、複数）の調整モードを有し、ユーザは、ユーザインターフェース１０７によって複数の動作モードから１つの動作モードを選択することができる。制御部１０６は、ユーザインターフェース１０７、放射線源制御部１０２および放射線撮像部１０５に接続され、放射線撮像部１０５から提供される情報（放射線画像）に基づいて、ユーザインターフェース１０７のディスプレイに放射線画像を表示させる。
【００１２】
図２には、放射線撮像部１０５の構成例が示されている。放射線撮像部１０５は、画素アレイ２０１、走査回路（駆動回路）２０６、読出回路２３０および電源２１３を備えうる。画素アレイ２０１は、図２および図３に示されているように、複数（ｍ個）の行および複数（ｎ個）の列を構成するように配置された複数の画素２００を有する。各画素２００は、放射線に応じた電気信号を発生する変換素子２０２と、変換素子２０２に接続されたトランジスタ２０３とを含む。変換素子２０２は、例えば、放射線を可視光に変換するシンチレータと、可視光を電気信号に変換する光電変換素子とを含みうる。このような構成は、間接型と呼ばれ、シンチレータによって放射線が可視光に変換され、光電変換素子によって可視光が光電変換される。シンチレータは、複数の画素２００によって共有されうる。間接型の場合、半導体として、アモルファスシリコンまたはポリシリコンがシア用されうる。シンチレータは、例えば、ガドリニウムオキシサルファイド（ＧＯＳ）またはヨウ化セシウム（ＣｓＩ）によって構成されうる。変換素子２０２は、放射線を直接に電気信号に変換する素子によって構成されてもよい。このような構成は、直接型と呼ばれる。直接型の場合、半導体としてアモルファスセレンが採用されうる。
【００１３】
トランジスタ２０３は、読出回路２３０に接続される信号線２０４と画素２００の変換素子２０２とを接続するスイッチを構成しうる。あるいは、画素２００は、画素内読出回路を含んでもよく、トランジスタ２０３は、変換素子２０２と画素内読出回路とを接続するスイッチを構成してもよい。トランジスタ２０３は、例えば、薄膜トランジスタで構成されうる。トランジスタ２０３は、ゲート２０３ａ、ソース２０３ｂ、ドレイン２０３ｃを有する。一例において、ドレイン２０３ｃは、変換素子２０２に接続され、ソース２０３ｂは、信号線２０４に接続される。
【００１４】
走査回路２０６は、画素アレイ２０１の複数の行の画素２００を、少なくとも１つの行を単位として駆動する。走査回路２０６は、画素アレイ２０１の複数の行にそれぞれ対応する複数の駆動線２０５を駆動する。各行の駆動線２０５は、その行の画素２００のトランジスタ２０３のゲート２０３ａに接続されている。画素アレイ２０１の行は、その行の駆動線２０５に接続されたトランジスタ２０３をオンさせる電圧をその駆動線２０５に供給することによって選択される。走査回路２０６が画素アレイ２０１の複数の行の画素２００を、少なくとも１つの行を単位として、設定された順序で選択する。このような動作を走査という。
【００１５】
図４には、変換素子２０２がＰＩＮ型変換素子３００で構成され、トランジスタ２０３が薄膜トランジスタで構成された画素２００が例示されている。ＰＩＮ型変換素子３００は、上からＰ型半導体２０２ｃ、真性半導体２０２ｄ、Ｎ型半導体２０２ｅを有し、Ｐ型半導体２０２ｃの上に共通電極２０２ｂ、Ｎ型半導体２０２ｅの下に個別電極２０２ａが配置されている。Ｐ型半導体２０２ｃ、真性半導体２０２ｄ、Ｎ型半導体２０２ｅは、画素ごとに分離され、画素間には、第１の絶縁層２０２ｆが存在する。また、共通電極２０２ｂの上には、第２の絶縁層２０２ｇ、第２の平坦化膜２０２ｌが配置され、更にその上に金属層２０２ｉ、透明電極層２０２ｊが存在する。図示されていないが、金属層２０２ｉ、透明電極層２０２ｊは、共通電極２０２ｂと接続されている。
【００１６】
トランジスタ２０３としての薄膜トランジスタは、ゲート２０３ａ、ソース２０３ｂ、ドレイン２０３ｃを有し、ドレイン２０３ｃは、変換素子２０２の個別電極２０２ａと接続されている。変換素子２０２としてのＰＩＮ型変換素子３００とトランジスタ２０３との間には、第１の平坦化膜２０２ｋが配置されている。
【００１７】
図５には、変換素子２０２がＭＩＳ型変換素子４００で構成され、トランジスタ２０３が薄膜トランジスタで構成された画素２００が例示されている。ＭＩＳ型変換素子４００は、上からＮ型半導体４０１、真性半導体４０２、第１の絶縁層４０３を有し、Ｎ型半導体４０１の上に共通電極２０２ｂ、第１の絶縁層４０３の下に個別電極２０２ａが配置されている。
【００１８】
変換素子２０２（ＰＩＮ型変換素子３００、ＭＩＳ型変換素子４００）の共通電極２０２ｂは、電源２１３に接続され、電源２１３によって電位が固定される。変換素子２０２の個別電極２０２ａは、トランジスタ２０３に接続される。そのため、変換素子２０２（ＰＩＮ型変換素子３００、ＭＩＳ型変換素子４００）の内部には、電場が生じる。間接型の場合は、可視光が変換素子２０２に入射し、光電変換によって電子と正孔のペアが生じる。電子と正孔の一方は、電源２１３によって電位が固定された共通電極２０２ｂに引き寄せられ、他方は、変換素子２０２において蓄積され、個別電極２０２ａの電位が変動する。例えば、トランジスタ２０３が、Ｎ型薄膜トランジスタで構成され、変換素子２０２がＭＩＳ型変換素子４００で構成される場合、トランジスタ２０３と個別電極２０２ｂとが接続されており、個別電極２０２ｂの電位が光の入射によって変動する。
【００１９】
トランジスタ２０３としての薄膜トランジスタは、ゲート２０３ａ、ソース２０３ｂ、ドレイン２０３ｃの他、半導体層３０５および絶縁層３０６を有する。半導体層３０５がＮ型半導体層である場合はＮ型トランジスタが構成され、半導体層３０５がＰ型半導体層である場合はＰ型トランジスタが構成される。Ｎ型トランジスタの場合、ゲート２０３ａの電圧が閾値電圧より高くなると、オン状態となる。Ｐ型トランジスタの場合は、ゲート２０３ａの電圧が閾値電圧より低くなると、オン状態となる。ゲート２０３ａは駆動線２０５と接続され、ソース２０３ｂは信号線２０４と接続され、ドレイン２０３ｃは変換素子２０２の個別電極２０２ａと接続されている。また、薄膜トランジスタ２０３の構造は、駆動線２０５がトランジスタ２０３の下に位置するようなボトムゲート式薄膜トランジスタでもよいし、上に位置するトップゲート式薄膜トランジスタでもよい。
【００２０】
変換素子２０２とトランジスタ２０３は、一般に、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）装置を用いて形成される。変換素子２０２とトランジスタ２０３は、構成要素の全部または一部が同一の成膜プロセスによって形成されてもよいし、構成要素の全部が互いに異なる成膜プロセスによって形成されてもよい。図４、図５に示された構成例は、後者によって形成された例である。トランジスタ２０３をオンさせる電圧が走査回路）２０６によってトランジスタ２０３のゲート２０３ａに供給されると、トランジスタ２０３がオンする。これにより、変換素子２０２に蓄積された電荷に応じた信号が信号線２０４を介して読出回路２３０の増幅回路２０７に供給される。
【００２１】
トランジスタ２０３は、絶縁層３０６と、電荷が移動する半導体層３０５とを有し、半導体層３０５にチャネルが形成される。Ｎ型トランジスタにおいては、長時間にわたって負電圧がゲート２０３ａに印加されると、図６に模式的に示されているように、正孔（ｅ＋）が絶縁層３０６と半導体層３０５の境界にトラップ（蓄積）される。トラップされた正孔は、トランジスタ２０３の閾値をマイナス側にシフトさせる。また、トラップされた正孔は、トランジスタ２０３のゲート２０３ａに印加されるオフ電圧が変化すると、トラップされた状態から解放され、ダーク電流となり、最終的に画像に影響を及ぼしうる。ここで、オフ電圧とは、トランジスタ２０３をオフさせる電圧である。トラップされた状態から解放される正孔の数は、ある程度の時間の経過によって減少し、やがては０になる。そのため、ゲート２０３ａに印加するオフ電圧を変更した後は、トラップされた状態から解放された正孔の挙動が十分に緩和されるまで待った後に放射線画像を撮像することが望ましい。Ｐ型トランジスタにおいては、電子がトラップされ、その電子の挙動が落ち着くまで待った後に放射線画像を撮像することが望ましい。
【００２２】
走査回路２０６は、トランジスタ２０３がＮ型薄膜トランジスタで構成される場合、オフ電圧として、例えば−１５〜−５Ｖ程度の負電圧をゲート２０３ａに印加し、オン電圧として、例えば、５〜２０Ｖ程度の正電圧をゲート２０３ａに印加する。走査回路２０６は、トランジスタ２０３がＰ型薄膜トランジスタで構成される場合、オフ電圧として、例えば、５〜２０Ｖ程度の正電圧をゲート２０３ａに印加して、オン電圧として、例えば、−１５〜−５Ｖ程度の負電圧をゲート２０３ａに印加する。ここで、オン電圧とは、トランジスタ２０３をオンさせる電圧である。
【００２３】
走査回路２０６は、画素アレイ２０１の複数の行を少なくとも１つの行を単位として走査する。したがって、各画素２００のトランジスタ２０３のゲート２０３ａには、通常は、放射線撮像部１０５が動作している期間のうちの殆どにおいてオフ電圧が印加される。したがって、トランジスタ２０３がＮ型トランジスタである場合には、ゲートに負電圧が支配的に印加されることによって、閾値は負の方向へシフトする。逆に、トランジスタ２０３がＰ型トランジスタである場合には、ゲートに正電圧が支配的に印加されることによって、閾値は正の方向へシフトする。このようなシフトの進行は、Ｎ型トランジスタにおいてはオフ電圧が負の方向に強ければ強いほど速く、Ｐ型トランジスタにおいてオフ電圧が正の方向に強ければ強いほど速い。よって、オフ電圧を接地電位付近に近づけることによって、閾値のシフトを抑制することができる。
【００２４】
読出回路２３０は、例えば、増幅回路２０７、マルチプレクサ２０８、サンプルホールド回路２１４、ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）２０９、メモリ２１１および処理部２１０を含みうる。処理部２１０は、増幅回路２０７、マルチプレクサ２０８、ＡＤＣ２０９、メモリ２１１を制御するように構成されうる。増幅回路２０７は、画素アレイ２０１から複数の信号線２０４を介して出力された信号を増幅する。増幅回路２０７によって増幅された信号は、サンプルホールド回路２１４によってサンプリングされ保持される。増幅回路２０７は、画素アレイ２０１の複数の列（複数の信号線２０４）にそれぞれ対応する複数の列増幅回路を含む。各列増幅回路は、リセット信号線１２を介して処理部２１０から供給されるリセット信号によってリセットされる。マルチプレクサ２０８は、サンプルホールド回路２１４から並列に出力される信号を順に選択してＡＤＣ２０９に出力され、ＡＤＣ２０９によってデジタルデータに変換される。メモリ２１１は、ＡＤＣ２０９から出力されるデジタルデータを一時的に保持し、処理部２１０に供給する。
【００２５】
以下、放射線撮像部１０５あるいは放射線撮像システム１００の動作を説明する。なお、以下では、トランジスタ２０３がＮ型薄膜トランジスタで構成されている場合を例として説明する。トランジスタ２０３のオフ電圧は負電圧であり、オン電圧は正電圧である。一例において、トランジスタ２０３のオフ電圧は、−５〜−２０Ｖの範囲の電圧であり、トランジスタ２０３のオン電圧は、５Ｖ〜２０Ｖの範囲の電圧であり、トランジスタ２０３の閾値電圧は、０Ｖ〜３Ｖの範囲の電圧である。
【００２６】
前述のように、放射線撮像部１０５は、複数の動作モードとして、複数の撮像モードおよび少なくとも１つ（好ましくは、複数）の調整モードを有する。撮像モードは、放射線画像を撮像するモードであり、調整モードは、画素アレイ２０１の各画素２００のトランジスタ２０３の閾値電圧を調整するモードである。調整モードでは、走査回路２０６は、複数の撮像モードにおけるオフ電圧とは異なるオフ電圧を画素２００のトランジスタ２０３のゲートに供給する。複数の撮像モードでは、走査回路２０６は、少なくとも１つの行を単位として、画素アレイ２０１の複数の行を走査し、調整モードでは、走査回路２０６は、少なくとも２つの行を単位として、画素アレイ２０１の複数の行を走査する。
【００２７】
図７には、複数回にわたって撮像モードで撮像動作を行い、その後に、複数回にわたって調整モードで調整動作を行い、その後に、複数回にわたって撮像モードで撮像動作を行うシーケンスが例示されている。図７における１つのボックスは、繰り返し動作における単位動作を示し、単位動作は、少なくとも、走査回路２０６が画素アレイ２０１の複数の行（全ての行）を１回走査する動作を含む。撮像モードにおける単位動作によって１フレームの放射線画像が撮像される。撮像モードにおける単位動作は、蓄積動作と、読出動作とを含む。撮像モードにおける単位動作の期間は、蓄積動作がなされる蓄積期間と、読出動作がなされる読出期間とを含みうる。蓄積動作は、画素アレイ２０１の複数の画素２００によって放射線に応じた電気信号を蓄積する動作であり、蓄積動作では、走査回路２０６は、画素アレイ２０１の複数の画素２００の全てのトランジスタ２０３のゲートにオフ電圧を供給する。読出動作は、画素アレイ２０１の複数の画素２００を少なくとも１つの行を単位として走査回路２０６によって走査しながら読出回路２３０によって信号を読み出す動作である。ここで、走査回路２０６による走査は、画素アレイ２０１の複数の行を少なくとも１つの行を単位として順に選択する動作であり、行の選択は、当該行の画素２００のトランジスタ２０３のゲートにオン電圧を供給することを意味する。撮像モードにおける単位動作は、蓄積動作の前に、リセット動作の繰り返しを含みうる。リセット動作は、画素アレイ２０１の複数の画素２００がリセットされるように走査回路２０６が複数の行を走査する動作である。
【００２８】
調整モードにおける単位動作は、画素アレイ２０１の複数の行（全ての行）の画素２００が走査回路２０６によって走査される走査動作を含む。調整モードにおける単位動作は、走査動作の他に待機動作を含んでもよい。調整モードにおける単位動作の期間は、少なくとも、走査動作がなされる走査期間を含み、その他に、待機動作がなされる待機期間を含みうる。
【００２９】
動画を撮像する撮像モードでは、単位動作の開始タイミングおよび終了タイミングは、例えば、１フレームの放射線画像の撮像のための動作の開始タイミングおよび終了タイミングであり、フレームを規定する同期信号によって規定されうる。動画を撮像する撮像モードでは、放射線源制御部１０２は、当該同期信号に従って放射線源１０３に放射線を放射させる。
【００３０】
放射線撮像部１０５の複数の動作モードは、オフセット画像を取得するキャリブレーションモードを更に含んでもよい。通常は、処理部２１０は、撮像モードにおける撮像動作によって取得した放射線画像とキャリブレーションモードにおけるオフセット画像の取得動作によって取得したオフセット画像との差分を演算することによって補正された放射線画像を生成する。
【００３１】
図８には、１つの撮像モードにおける撮像動作の単位動作が例示されている。Ｖｇ１〜Ｖｇｍは、走査回路２０６が第１行〜第ｍ行の駆動線２０５に出力する駆動信号、つまり、第１行〜第ｍ行の画素２００のトランジスタ２０３のゲート２０３ａに供給される駆動信号を示している。換言すると、Ｖｇｉ（ｉは１〜ｍ）は、第ｉ行の駆動信号を示している。Ｖｏｎはオン電圧、Ｖｏｆｆはオフ電圧、Ｖｔｈはトランジスタ２０３の閾値電圧、ＧＮＤは接地電位である。Ｖｏｆｆ’は調整モードにおけるオフ電圧（閾値電圧の調整用のオフ電圧）であり、ＶｏｆｆとＶｏｎとの間の電圧である。なお、Ｖｇ１〜Ｖｇｍ、Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆ、Ｖｔｈ、ＧＮＤ、Ｖｏｆｆ’は、他の図面においても用いられる。
【００３２】
Ｔ１は、撮像モードにおいて、各行の駆動信号がオン電圧Ｖｏｎにされる期間である。換言すると、Ｔ１は、撮像モードにおいて走査回路２０６が画素アレイ２０１の複数の行を走査するために要する走査期間において、各画素２００のトランジスタ２０３をオンさせる期間（オン期間）である。Ｔ２は、撮像モードにおいて、ある行の駆動信号をオン電圧Ｖｏｎにするタイミングから次にオン電圧を供給すべき行の駆動信号をオン電圧Ｖｏｎにするタイミングまでの期間である。Ｔ３は、蓄積期間である。Ｔ４は、読出期間であり、撮像モードにおける走査期間でもある。換言すると、Ｔ４は、撮像モードにおいて、画素アレイ２０１の読出対象の全ての行の画素の信号を増幅回路２０７によって増幅して（読み出して）サンプルホールド回路２１４によってサンプリングするために要する期間である。「放射線」がハイレベルである期間は、放射線撮像部１０５に放射線が照射されている期間である。Ｔ５は、単位動作の期間であり、蓄積期間Ｔ３と読出時間（走査期間）Ｔ４との和である。
【００３３】
撮像モードでは、画素アレイ２０１の第１行から第ｍ行の画素２００が少なくとも１つの行を単位として走査回路２０６によって走査（順次に選択）されながら、第１行から第ｍ行の画素２００の信号が読出回路２３０によって読み出される。放射線撮像部１０５は、図１０に例示されるような複数の撮像モードＮｏ．０１〜Ｎｏ．０８を有しうる。図１０に例示された複数の撮像モードＮｏ．０１〜Ｎｏ．０８は、動画を撮像する撮像モードであり、例えば、通常の動画撮像を行う撮像モードの他、エネルギーサブトラクション撮像、又は、トモシンセシス撮像などを行う撮像モードを含みうる。図１０には、Ｔ１、Ｔ４、Ｔ１／Ｔ４等が例示されている。Ｔ１／Ｔ４は、撮像モードにおいて画素アレイ２０１の複数の行を走査回路２０６が走査するために要する走査期間に占める各画素２００のトランジスタ２０３のオン期間の比率である。この比率（Ｔ１／Ｔ４）は、撮像モードにおけるデューティ比である。複数の撮像モードは、デューティ比が互いに異なる撮像モードを含みうる。
【００３４】
ユーザが一連の撮像を終了させたい場合、ユーザは、ユーザインターフェース１０７に対して撮像の終了を指示する。これに応答して、制御部１０６は、撮像モードを終了して調整モードに移行するように放射線撮像部１０５を制御する。あるいは、制御部１０６は、所定の期間にわたってユーザが操作を行わなかったことを検出して、撮像モードから調整モードに移行するように放射線撮像部１０５を制御してもよい。
【００３５】
図９には、調整モードにおける調整動作の単位動作が例示されている。調整モードでは、画素アレイ２０１の第１行から第ｍ行の画素２００が少なくとも２つの行を単位として走査回路２０６によって走査（順次に選択）される。より詳しくは、調整モードでは、画素アレイ２０１の第１行から第ｍ行の画素２００が少なくとも２つの行を単位として走査回路２０６によって順次に選択され、選択された画素２００のトランジスタ２０３のゲート２０３ａに対してオン電圧Ｖｏｎが供給される。この際に、選択された単位を構成する行の画素２００の信号が読出回路２３０によって読み出されてもよい。この信号によって構成される画像は、オフセット画像として、または、補正用の画像として使用されうる。
【００３６】
走査回路２０６は、非選択の画素２００のトランジスタ２０３のゲート２０３ａに対しては、閾値電圧の調整用のオフ電圧Ｖｏｆｆ’を供給する。これによって、トランジスタ２０３の真性半導体２０３ｄに存在する正孔が、負電位が印加されたゲート２０３ａに引き寄せられる力（静電力）が弱まる。したがって、閾値電圧のシフトが抑制されうる。一例において、オフ電圧Ｖｏｆｆが−２０Ｖ〜−１０Ｖの範囲の電圧である場合において、閾値調整用のオフ電圧Ｖｏｆｆ’は、｜Ｖｏｆｆ｜＞｜Ｖｏｆｆ’｜を満たす電圧、かつ、−１０Ｖ〜０Ｖの範囲の電圧でありうる。
【００３７】
上記のように、調整モードでは、画素アレイ２０１の第１行から第ｍ行の画素２００が少なくとも２つの行を単位として走査回路２０６によって走査（順次に選択）される。これにより、画素アレイ２０１の第１行から第ｍ行の画素２００が１つの行を単位として走査する場合に比べて、走査回路２０６によって走査するために要する時間を短くすることができる。これは、調整モードにおけるデューティ比を大きくすることができることを意味する。デューティ比を大きくすることによって、選択された画素２００のトランジスタ２０３のゲート２０３ａに対してオン電圧Ｖｏｎが供給される時間を長くすることができる。これは、トランジスタ２０３の閾値電圧のシフトを抑制するために有利である。
【００３８】
Ｔ６は、調整モードにおいて、各行の駆動信号がオン電圧Ｖｏｎにされる期間である。換言すると、Ｔ６は、調整モードの下で走査回路２０６が画素アレイ２０１の複数の行を走査するために要する走査期間において、各画素２００のトランジスタ２０３をオンさせる期間（オン期間）である。Ｔ７は、調整モードにおいて、ある行の駆動信号をオン電圧Ｖｏｎにするタイミングから次のオン電圧を供給すべき行の駆動信号をオン電圧Ｖｏｎにするタイミングまでの期間である。Ｔ８は、待機期間であり、走査回路２０６が画素アレイ２０１の複数の画素２００の全てのトランジスタ２０３のゲートにオフ電圧を供給している期間である。Ｔ９は、調整モードにおいて走査回路２０６が画素アレイ２０１の複数の行を走査するために要する走査期間である。Ｔ１０は、調整モードにおける単位動作がなされる期間であり、図９に示された例では、Ｔ１０は、待機期間Ｔ８と走査期間Ｔ９との和である。
【００３９】
放射線撮像部１０５は、図１１に例示されるような複数の調整モードＮｏ．１１〜Ｎｏ．１８を有しうる。図１１には、Ｔ６、Ｔ９、Ｔ６／Ｔ９等が例示されている。Ｔ６／Ｔ９は、調整モードにおいて画素アレイ２０１の複数の行を走査回路２０６が走査するために要する走査期間に占める各画素２００のトランジスタ２０３のオン期間の比率である。この比率（Ｔ６／Ｔ９）は、調整モードにおけるデューティ比である。複数の調整モードは、デューティ比が互いに異なる調整モードを含みうる。
【００４０】
ここで、調整モードにおけるデューティ比が複数の撮像モードのそれぞれにおけるデューティ比の最小値未満であると、トランジスタ２０３の閾値電圧にシフトが発生することが実験を通して確認された。また、調整モードにおけるデューティ比が複数の撮像モードのそれぞれにおけるデューティ比の最小値以上であると、トランジスタ２０３の閾値電圧のシフトが十分に抑えられることが実験を通して確認された。
【００４１】
図１２には、放射線撮像システム１００の他の動作が示されている。図１２に示された動作は、制御部１０６によって制御されうる。工程Ｓ１２０１では、制御部１０６は、ユーザインターフェース１０７を介してユーザより撮像モードの指定を受ける。工程Ｓ１２０２では、制御部１０６は、ユーザインターフェース１０７または曝射スイッチ１０１を介してユーザより撮像の開始を要求する指示を受けて、工程Ｓ１２０３に進む。工程Ｓ１２０３では、制御部１０６は、工程Ｓ１２０１で指定された撮像モードで撮像を行うように放射線撮像部１０５を制御する。工程Ｓ１２０４では、制御部１０６は、ユーザインターフェース１０７または曝射スイッチ１０１を介してユーザより撮像の終了を要求する指示を受けて工程Ｓ１２０５に進む。
【００４２】
工程Ｓ１２０５では、制御部１０６は、撮像モードからそれに対応付けられた調整モードへ移行する。ここで、撮像モードとそれに対応する調整モードとの組み合わせを示すテーブルに従って、撮像モードに対応する調整モードが選択されうる。工程Ｓ１２０６では、制御部１０６は、調整モードの実行中に、ユーザインターフェース１０７を介してユーザより撮像モードの指定を受けるのを待ち、指定を受けたら、工程Ｓ１２０７に進む。工程Ｓ１２０７では、制御部１０６は、調整モードから指定された撮像モードに移行するように放射線撮像部１０５を制御する。これにより、放射線撮像部１０５は、指定された撮像モードの下で、画素アレイ２０１の複数の画素がリセットされるように走査回路２０６が該複数の行を走査するリセット動作を繰り返す。
【００４３】
工程Ｓ１２０８では、制御部１０６は、ユーザインターフェース１０７または曝射スイッチ１０１を介してユーザより撮像の開始を要求する指示を受けて、工程Ｓ１２０８に進む。工程Ｓ１２０９では、制御部１０６は、放射線撮像システム１００による放射線画像の撮像が可能な状態であるかどうかを判断し、撮像が可能な状態であれば、工程Ｓ１２１０に進む。ここで、撮像が可能な状態とは、例えば、工程Ｓ１２０５における調整モードから撮像モードへの復帰後に固定パターンノイズ（絶縁層３０６と半導体層３０５の境界に蓄積された電荷の量のばらつきに起因する固定パターンノイズ。）が十分に低減されるための時間が経過した状態であることを意味する。工程Ｓ１２１０では、制御部１０６は、工程Ｓ１２０７で移行した撮像モードで撮像を行うように放射線撮像部１０５を制御する。
【００４４】
図１３には、放射線撮像システム１００の更に他の動作が示されている。図１３に示された動作は、制御部１０６によって制御されうる。図１３に示された動作は、工程Ｓ１２０６までは、図１２に示された動作と同じである。工程Ｓ１２２０では、制御部１０６は、現在の調整モードから工程Ｓ１２０で指定された撮像モードに対応する調整モードへ変更する。ここで、工程Ｓ１２０で指定された撮像モードに対応する調整モードは、前述のテーブルに従って選択することができる。
【００４５】
工程Ｓ１２２１では、制御部１０６は、ユーザインターフェース１０７または曝射スイッチ１０１を介してユーザより撮像の開始を要求する指示を受けて、工程Ｓ１２２２に進む。工程Ｓ１２２２では、制御部１０６は、調整モードから指定された撮像モードに移行するように放射線撮像部１０５を制御する。次いで、工程Ｓ１２２３では、制御部１０６は、工程Ｓ１２０６で指定された撮像モードで撮像を行うように放射線撮像部１０５を制御する。
【００４６】
上記の制御部１０６の動作は、放射線撮像部１０５に設けられた制御部によって実行されてよい。
【００４７】
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【図１】
2018007213.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月27日(2017.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の行および複数の列を構成するように配置された複数の画素を有する画素アレイと、前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記画素アレイから信号を読み出す読出回路とを備える放射線撮像システムであって、
各画素は、放射線に応じた電気信号を発生する変換素子と、前記変換素子に接続されたトランジスタとを含み、前記読出回路は、各画素の前記変換素子から前記トランジスタを介して信号を読み出すように構成され、
前記放射線撮像システムは、放射線画像を撮像する複数の撮像モードと、各画素の前記トランジスタの閾値電圧を調整する調整モードとを行い、前記調整モードでは、前記走査回路は、前記複数の撮像モードにおけるオフ電圧とは異なるオフ電圧を前記トランジスタのゲートに供給し、
前記複数の撮像モードでは、前記走査回路は、少なくとも１つの行を単位として前記複数の行を走査し、前記調整モードでは、前記走査回路は、少なくとも２つの行を単位として前記複数の行を走査する、
ことを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項２】
前記複数の行を前記走査回路が走査するために要する走査期間に占める各画素の前記トランジスタのオン期間の比率をデューティ比としたときに、前記調整モードにおけるデューティ比は、前記複数の撮像モードのそれぞれにおけるデューティ比の最小値以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像システム。
【請求項３】
複数の行および複数の列を構成するように配置された複数の画素を有する画素アレイと、前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記画素アレイから信号を読み出す読出回路とを備える放射線撮像システムであって、
各画素は、放射線に応じた電気信号を発生する変換素子と、前記変換素子に接続されたトランジスタとを含み、前記読出回路は、各画素の前記変換素子から前記トランジスタを介して信号を読み出すように構成され、
前記放射線撮像システムは、放射線画像を撮像する複数の撮像モードと、各画素の前記トランジスタの閾値電圧を調整する調整モードとを行い、前記調整モードでは、前記走査回路は、前記複数の撮像モードにおけるオフ電圧とは異なるオフ電圧を前記トランジスタのゲートに供給し、
前記複数の行を前記走査回路が走査するために要する走査期間に占める各画素の前記トランジスタのオン期間の比率をデューティ比としたときに、前記調整モードにおけるデューティ比は、前記複数の撮像モードのそれぞれにおけるデューティ比の最小値以上である、
ことを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項４】
前記調整モードを含む複数の調整モードの中から調整モードを選択する制御部を更に備える、
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システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の撮像モードのうちの１つの撮像モードによる撮像の終了に応じて、前記複数の調整モードのうち前記１つの撮像モードに対応する調整モードに移行する、
ことを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数の調整モードのうち１つの調整モードの実行中に前記複数の撮像モードのうちの１つの撮像モードが指定された場合に、前記複数の調整モードのうち前記１つの撮像モードに対応する調整モードに移行し、その後、撮像の開始を指示する要求に応じて、前記１つの撮像モードに移行する、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線撮像システム。
【請求項７】
前記調整モードの実行中に、前記複数の撮像モードのうち前記調整モードが終了した後に放射線画像の撮像を行うための撮像モードが指定された場合に、前記調整モードから当該指定された撮像モードに移行し、
当該指定された撮像モードにおいて、前記複数の画素がリセットされるように前記走査回路が前記複数の行を走査するリセット動作を繰り返し、
撮像の開始を要求する指示に応じて、当該指定された撮像モードで放射線画像の撮像を実行する、
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システム。
【請求項８】
前記調整モードを含む複数の調整モードから選択された１つの調整モードの実行中に前記複数の撮像モードのうち１つの撮像モードが指定された場合に、前記１つの調整モードから、前記複数の調整モードのうち当該指定された撮像モードに対応する調整モードに移行し、
撮像の開始を要求する指示に応じて、当該指定された撮像モードで撮像を実行する、
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システム。
【請求項９】
前記調整モードでは、前記走査回路が前記複数の行を走査する動作と、前記複数の画素の全ての前記トランジスタをオフさせる動作と、を含む単位動作が繰り返される、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
【請求項１０】
前記調整モードにおいて前記走査回路が前記トランジスタをオフさせるために前記トランジスタのゲートに供給する電圧は、前記複数の撮像モードにおいて前記走査回路が前記トランジスタをオンさせるために前記トランジスタのゲートに供給する電圧と前記複数の撮像モードにおいて前記走査回路が前記トランジスタをオフさせるために前記トランジスタのゲートに供給する電圧との間の電圧である、
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システム。
【請求項１１】
放射線源を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の１つの側面は、複数の行および複数の列を構成するように配置された複数の画素を有する画素アレイと、前記画素アレイの前記複数の行を走査する走査回路と、前記画素アレイから信号を読み出す読出回路とを備える放射線撮像システムに係り、各画素は、放射線に応じた電気信号を発生する変換素子と、前記変換素子に接続されたトランジスタとを含み、前記読出回路は、各画素の前記変換素子から前記トランジスタを介して信号を読み出すように構成され、前記放射線撮像システムは、放射線画像を撮像する複数の撮像モードと、各画素の前記トランジスタの閾値電圧を調整する調整モードとを行い、前記調整モードでは、前記走査回路は、前記複数の撮像モードにおけるオフ電圧とは異なるオフ電圧を前記トランジスタのゲートに供給し、前記複数の撮像モードでは、前記走査回路は、少なくとも１つの行を単位として前記複数の行を走査し、前記調整モードでは、前記走査回路は、少なくとも２つの行を単位として前記複数の行を走査する。