(57)【要約】【課題】本発明は、フラットパネル型センサの駆動の高速化の実現を課題とする。【解決手段】  放射線撮影装置は、変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３に接続された第１のスイッチ素子ＴＴ１１〜ＴＴ６３を駆動する第１の駆動回路部１０３と、変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３に接続された第２のスイッチ素子ＴＲ１１〜ＴＲ６３を駆動する第２の駆動回路部１０４と、第１、第２の駆動回路部１０３、１０４をそれぞれ異なるタイミングで独立して制御する制御部１０５と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と第２の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第１のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第１の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第２のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、 
行方向の複数の前記第１のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第１ゲート線が列方向に複数配列された複数の第１ゲート線と、
行方向の複数の前記第２のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第２のゲート線が列方向に複数配列された複数の第２ゲート線と、
列方向の複数の第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、
複数の前記変換素子の前記第２の電極に共通に接続され、第１の電位を供給する第１電源と、
複数の前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第２の電位を供給する第２の電源と、
前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第３の電位を供給可能な読み出し回路部と、
前記複数の第１のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第１の駆動回路部と、
前記複数の第２のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第２の駆動回路部と、
前記第１及び第２駆動回路部をそれぞれ異なるタイミングで独立して制御する制御部と、を備えた放射線撮像装置であって、
前記制御部は、所定の画素に対して、前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフする第１の動作と、前記第１の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフする第２の動作と、前記第２の動作の後に前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンする第３の動作と、前記第２の動作の後に前記読み出し回路部が前記第３の電位を供給する間に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフする第４の動作と、を行うように、前記第１及び第２の駆動回路部を制御することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記複数の第１のゲート線及び前記複数の第２のゲート線に対して、前記第１から前記第４の動作の組を１本又は複数本ずつ繰り返すように、前記第１及び第２の駆動回路部を制御す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】
複数の動作モードを選択可能なモード選択部を更に備え、 
前記モード選択部で選択された動作モードが第１の動作モードであった場合、前記制御部は、前記第１の駆動回路部が前記複数の第１のトランジスタのうち１本の前記第１のゲート線に共通に接続された複数の第１のトランジスタを同時に駆動することを１行ごとに順次行い、且つ、前記第２の駆動回路部が前記複数の第２のトランジスタのうち１本の前記第２のゲート線に共通に接続された第２のトランジスタを同時に駆動することを１行ごとに順次行うように、前記第１及び第２の駆動回路部を制御し、
前記モード選択部で選択された動作モードが前記第１の動作モードと異なる第２の動作モードであった場合、前記制御部は、前記第１の駆動回路部が前記複数の第１のトランジスタのうち少なくとも２本の前記第１のゲート線に共通に接続された複数の第１のトランジスタを同時に駆動することを前記少なくとも２行ごとに順次行い、且つ、前記第２の駆動回路部が前記複数の第２のトランジスタのうち少なくとも２本の前記第２のゲート線に共通に接続された複数の第２のトランジスタを同時に駆動することを前記少なくとも２行ごとに順次行うように、前記第１及び第２の駆動回路部を制御することを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記第１及び第２のトランジスタは、アモルファスシリコン、多結晶シリコン及び有機半導体のいずれかを用いて基板上に構成された薄膜トランジスタであり、 
前記変換素子は、複数の前記第１及び第２トランジスタを覆う絶縁層上に配置されており、 
前記絶縁層に埋め込まれたコンタクトプラグによって、前記第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の一方と前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の一方と前記変換素子の第１電極とが電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。 
【請求項５】
前記変換素子は、前記第１の電極と前記半導体層との間に配置された絶縁層と、前記第２の電極と前記半導体層との間に配置された不純物半導体層と、を含むＭＩＳ型センサを有し、 
前記第１の電位と前記第２の電位によって前記ＭＩＳ型センサがリフレッシュ動作を行う電圧が前記変換素子に与えられ、前記第１の電位と前記第３の電位によって前記ＭＩＳ型センサが光電変換動作を行う電圧が前記変換素子に与えられることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。 
【請求項６】
前記半導体層はアモルファスシリコンを用いて構成されており、前記変換素子は、放射線を可視光に変換する蛍光体層を更に有することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。 
【請求項７】
前記変換素子は、ＰＩＮ型フォトダイオードからなることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。 
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
放射線発生装置と、を含む放射線撮像システム。 
【請求項９】
第１の電極と第２の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第１のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第１の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第２のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、行方向の複数の前記第１のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第１ゲート線が列方向に複数配列された複数の第１ゲート線と、
行方向の複数の前記第２のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第２のゲート線が列方向に複数配列された複数の第２ゲート線と、
列方向の複数の第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、
複数の前記変換素子の前記第２の電極に共通に接続され、第１の電位を供給する第１電源と、複数の前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第２の電位を供給する第２の電源と、前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第３の電位を供給可能な読み出し回路部と、
前記複数の第１のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第１の駆動回路部と、
前記複数の第２のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第２の駆動回路部と、を備えた放射線撮像装置の制御方法であって、
所定の画素に対して、前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフとする第１の動作と、
前記所定の画素に対して、前記第１の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとする第２の動作と、 
前記所定の画素に対して、前記第２の動作の後に前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとする第３の動作と、
前記所定の画素に対して、前記第２の動作の後で前記読み出し回路部が前記第３の電位を供給する間に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフとする第４の動作と、
を行うことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
【請求項１０】
前記第１から前記第４の動作は、前記複数の第１のゲート線及び前記複数の第２のゲート線に対して１本又は複数本ずつ繰り返すことを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置の制御方法。
【請求項１１】
第１の電極と第２の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第１のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第１の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第２のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、 
行方向の複数の前記第１のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第１ゲート線が列方向に複数配列された複数の第１ゲート線と、
行方向の複数の前記第２のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第２のゲート線が列方向に複数配列された複数の第２ゲート線と、
列方向の複数の第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、
複数の前記変換素子の前記第２の電極に共通に接続され、第１の電位を供給する第１電源と、
複数の前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第２の電位を供給する第２の電源と、
前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第３の電位を供給可能な読み出し回路部と、
前記複数の第１のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第１の駆動回路部と、
前記複数の第２のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第２の駆動回路部と、
前記第１及び第２駆動回路部をそれぞれ異なるタイミングで独立して制御する制御部と、を備えた放射線撮像装置であって、
前記制御部は、所定の画素に対して、前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフとする第１の動作と、前記第１の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとし且つ前記第２の電源が前記第２の電位を供給する第２の動作と、前記第２の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとし且つ前記第２の電源が前記第３の電位を供給する第３の動作と、を行うように、且つ、前記複数の第１のゲート線及び前記複数の第２のゲート線に対して、前記第１から前記第３の動作の組を１本又は複数本ずつ繰り返すように、前記第２の電源と前記第１の駆動回路部と第２の駆動回路部とを制御することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１２】
複数の動作モードを選択可能なモード選択部を更に備え、 
前記モード選択部で選択された動作モードが第１の動作モードであった場合、前記制御部は、前記第１の駆動回路部が前記複数の第１のトランジスタのうち１本の前記第１のゲート線に共通に接続された複数の第１のトランジスタを同時に駆動することを１行ごとに順次行い、且つ、前記第２の駆動回路部が前記複数の第２のトランジスタのうち１本の前記第２のゲート線に共通に接続された第２のトランジスタを同時に駆動することを１行ごとに順次行うように、前記第１及び第２の駆動回路部を制御し、
前記モード選択部で選択された動作モードが前記第１の動作モードと異なる第２の動作モードであった場合、前記制御部は、前記第１の駆動回路部が前記複数の第１のトランジスタのうち少なくとも２本の前記第１のゲート線に共通に接続された複数の第１のトランジスタを同時に駆動することを前記少なくとも２行ごとに順次行い、且つ、前記第２の駆動回路部が前記複数の第２のトランジスタのうち少なくとも２本の前記第２のゲート線に共通に接続された複数の第２のトランジスタを同時に駆動することを前記少なくとも２行ごとに順次行うように、前記前記第１及び第２の駆動回路部を制御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】
前記第１及び第２のトランジスタは、アモルファスシリコン、多結晶シリコン及び有機半導体のいずれかを用いて基板上に構成された薄膜トランジスタであり、 
前記変換素子は、複数の前記第１及び第２のトランジスタを覆う絶縁層上に配置されており、
前記絶縁層に埋め込まれたコンタクトプラグによって、前記第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の一方と前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の一方と前記変換素子の第１の電極とが電気的に接続され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１４】
前記変換素子は、前記第１の電極と前記半導体層との間に配置された絶縁層と、前記第２の電極と前記半導体層との間に配置された不純物半導体層と、を含むＭＩＳ型センサを有し、 
前記第１の電位と前記第２の電位によって前記ＭＩＳ型センサがリフレッシュ動作を行う電圧が前記変換素子に与えられ、前記第１の電位と前記第３の電位によって前記ＭＩＳ型センサが光電変換動作を行う電圧が前記変換素子に与えられることを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。 
【請求項１５】
前記半導体層はアモルファスシリコンを用いて構成されており、前記変換素子は、放射線を可視光に変換する蛍光体層を更に有することを特徴とする請求項１４に記載の放射線撮像装置。 
【請求項１６】
前記変換素子は、ＰＩＮ型フォトダイオードからなることを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。 
【請求項１７】
請求項１１乃至請求項１６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
放射線発生装置と、を含む放射線撮像システム。 
【請求項１８】
第１の電極と第２の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第１のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第１の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第２のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、
行方向の複数の前記第１のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第１ゲート線が列方向に複数配列された複数の第１ゲート線と、
行方向の複数の前記第２のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第２のゲート線が列方向に複数配列された複数の第２ゲート線と、
列方向の複数の第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、
複数の前記変換素子の前記第２の電極に共通に接続され、第１の電位を供給する第１電源と、
複数の前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第２の電位を供給する第２の電源と、
前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第３の電位を供給可能な読み出し回路部と、
前記複数の第１のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第１の駆動回路部と、前記複数の第２のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第２の駆動回路部と、
を備えた放射線撮像装置の制御方法であって、
所定の画素に対して、前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフとする第１の動作と、
前記第１の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとし且つ前記第２の電源が前記第２の電位を供給する第２の動作と、
前記第２の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとし且つ前記第２の電源が前記第３の電位を供給する第３の動作と、を行い、
前記複数の第１のゲート線及び前記複数の第２のゲート線に対して、前記第１から前記第３の動作の組を１本又は複数本ずつ繰り返すことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体情報を含む放射線を検出する放射線撮影装置及びその制御方法、放射線撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来技術について図面を参照して説明する。従来、医療画像診断で用いられる撮影方法は、静止画を得る一般撮影と動画像を得る透視撮影に大別される。それぞれの撮影方法は必要に応じて撮影装置を含めて選択される。
【０００３】
一般撮影、すなわち静止画を得る方法は、蛍光板とフィルムを組み合わせたスクリーンフィルム系を用いる。この方法では、フィルムを露光して現像した後に定着する方法、あるいは、放射線画像を輝尽性蛍光体に潜像として記録した後、レーザーを走査することにより読み出す方法が一般的であった。
【０００４】
しかしながら、上記の方法では、放射線画像を得るためのワークフローが煩雑であり、即時性に欠ける場合があった。
【０００５】
また、透視撮影、すなわち動画像を得る方法では、イメージインテンシファイアが主に用いられる。しかしながら、この方法では、電子管を用いるため、装置が大規模になる、視野領域が制限される、歪が大きい、クロストークが大きいなどの場合があった。
【０００６】
このような背景により、大面積で即時的に良好な画像を得る放射線撮影装置が期待されている。
【０００７】
近年、液晶ＴＦＴ技術の進歩により、ガラス基板上に成膜により形成されたアモルファスシリコンやポリシリコンを材料として、変換素子及びＴＦＴで構成される画素を二次元に配列したフラットパネル型センサが提案されている。フラットパネル型センサにより、上記の期待に応える可能性が出てきた。
【０００８】
このフラットパネル型センサは、放射線画像を瞬時に読み取り、ディスプレイ上に表示することができる。また、デジタル情報として画像を取り扱うことが可能であるため、データの保管、加工、転送などが便利であるという特徴を持つ。
【０００９】
フラットパネル型センサは、変換素子で変換された電荷に対し、ＴＦＴなどのスイッチ素子を用いたマトリクス駆動を行うことにより、読み出し部へ電荷を転送して読み出すものが一般的である。また、フラットパネル型センサに用いられる変換素子としては、アモルファスシリコンを用いて形成されたｐｉｎ型フォトダイオードやＭＩＳ型センサなどの光電変換素子があげられる。変換素子として光電変換素子を用いる場合は、放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換するためのシンチレータとして蛍光体と組み合わせて用いられる。また、他の変換素子としては、アモルファスセレンなどの用いた放射線を直接電荷に変換可能な素子があげられる。ここでは、従来技術として、ＭＩＳ型センサを光電変換素子に用いたフラットパネル型センサについて説明する。
【００１０】
まず、図１３を用いて、従来の放射線撮影装置に用いられるフラットパネル型センサ１３００の画素の断面構造について説明する。各画素のＭＩＳ型センサ１３０１は、ガラスなどの絶縁性基板１３０４上に、下電極層１３０５、絶縁層１３０６、半導体層１３０７、不純物半導体層１３０８、上電極層１３０９が積層された構成を有する。絶縁層１３０６は、例えば、アモルファスシリコン窒化膜を用いて形成されうる。半導体層１３０７は、例えば、アモルファスシリコン層を用いて形成されうる。不純物半導体層１３０８は、例えば、アモルファスシリコンｎ層を用いて形成されうる。スイッチ素子であるＴＦＴ１３０２は、ゲート電極層（下電極）１３１０、絶縁層１３０６、半導体層１３０７、不純物半導体層１３０８、ドレイン電極層１３１１及びソース電極層１３１２（上電極）が積層された構成を有する。配線部１３０３も下電極層１３０５が形成されない点を除いて、同様にして、絶縁性基板１３０４上に、絶縁層１３０６、半導体層１３０７、不純物半導体層１３０８、配線（上電極）層１３１４が積層された構成を有する。ＭＩＳ型センサ１３０１の下電極層１３０５とＴＦＴ１３０２のドレイン電極層１３１１は、図示しない配線層やコンタクトホールなどで接続されている。ＭＩＳ型センサ１３０１及びＴＦＴ１３０２の上部では、アモルファスシリコン窒化膜やポリイミドなどの保護層１３１３が全体を覆っている。本構成によれば、ＭＩＳ型センサ１３０１とＴＦＴ１３０２は層構成が同一であるため、製造方法が簡便であるという特徴を持つ。
【００１１】
ここで、図１４の模式的回路図、図１５のタイミング図、図１６のエネルギーバンド図を用いて、図１３に示したＭＩＳ型センサ１３０１の動作について説明する。
【００１２】
図１４に示すようにＭＩＳ型センサ１３０１の上電極１３０９は、Ｖｓ、Ｖｒの電位を切り替え可能な電源１４０１に接続されている。ここで、ＶｓはＭＩＳ型センサ１３０１を光電変換動作が可能な状態にするためにＭＩＳ型センサ１３０１に与えられる電位である。また、ＶｒはＭＩＳ型センサ１３０１に蓄積された電子またはホールのいずれかをＭＩＳ型センサ１３０１から除去するためにＭＩＳ型センサ１３０１に与えられる電位である。下電極層１３０５はＴＦＴ１３０２のドレイン電極１３１１に接続されている。ＴＦＴ１３０２のソース電極１３１２はリセット機能を持つ読み出し用アンプ１４０２の入力に接続されている。更に、ＴＦＴ１３０２のゲート電極１３１０は、ＴＦＴ１３０２のオン・オフを制御するゲート駆動装置１４０３に接続されている。
【００１３】
更に、図１４、図１５、図１６を併せて参照し、図１３に示したＭＩＳ型センサ１３０１の動作を説明する。ＭＩＳ型センサ１３０１の動作の特徴の一つは、光電変換動作とリフレッシュ動作の２つの動作を繰り返すことである。
【００１４】
まず、光電変換動作について説明する。図１５の期間ａ及び図１６（ａ）に示すように、ＭＩＳ型センサ１３０１の上電極層１３０９はＶｓに設定され、ＴＦＴ１３０２はオフ状態にある。この状態で光が入射すると、半導体層１３０７で発生した電荷は電界により各電極に導かれる。すなわち、電子は上電極層１３０９へ導かれ、ホールは下電極層１３０５側へ導かれ、絶縁層１３０６の界面に留まる。絶縁層１３０６の界面に蓄積されたホールにより下電極層１３０５の電位は上昇する。この電位上昇は、図１５の期間ｂに示すように、ＴＦＴ１３０２をオンすることにより、読み出すことができる。
【００１５】
一方、図１５の期間ａの光電変換動作において、多量の光がＭＩＳ型センサ１３０１に入射すると、図１６（ｂ）に示すように絶縁層１３０６の界面に蓄積されたホールにより、半導体層１３０７の電界が弱まる。その結果、半導体層１３０７で発生した電荷は、各電極に導かれることなく再結合してしまう。すなわち、光電変換動作ができない状態となる。この状態から後述するリフレッシュ動作を行うことにより、再度半導体層１３０７に電界が印加され、光電変換動作が可能となる。
【００１６】
次にリフレッシュ動作について説明する。図１５の期間ｃ及び図１６（ｃ）に示すように、ＭＩＳ型センサ１３０１の上電極層１３０９はＶｒに設定される。また同時にＴＦＴ１３０２がオンし、かつ読み出し用アンプ１４０２がリセットされるため、ＭＩＳ型センサ１３０１の下電極層１３０５はＧＮＤ電位に固定される。
【００１７】
リフレッシュ動作において、上電極１３０９は下電極１３０５に対して負の電位が与えられている。従って、光電変換動作で半導体層１３０７と絶縁層１３０６の界面に蓄積されたホールは上電極１３０９側に導かれ、半導体層１３０７から除去される。再度、図１５の期間ｄに示すように、上電極１３０９にＶｓ電位を印加することにより、光電変換動作が可能となる。
【００１８】
ＭＩＳ型センサ１３０１は図１５の期間ａ〜期間ｄに示す光電変換動作とリフレッシュ動作を繰り返すことにより、連続的に光電変換を行うことが可能となる。
【００１９】
続いて、ＭＩＳ型センサとＴＦＴで構成される画素を二次元に配列してマトリクス駆動を行うセンサアレーを用いた放射線撮影装置の動作について説明する。図１７は従来のフラットパネル型センサを用いた放射線撮影装置の模式的回路図である。また図１８は従来の放射線撮影装置の動作を説明するタイミング図である。
【００２０】
図１７に示すように、従来のフラットパネル型センサを用いた放射線撮影装置は、アモルファスシリコンを用いて形成されるＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ３３と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）Ｔ１１〜Ｔ３３を含む画素を二次元に配列したセンサアレーを有する。このような構成でマトリクス駆動を行っている。各画素のＭＩＳ型センサの共通電極（上電極１３０９に相当）側には光電変換時のＶｓとリフレッシュ動作時のＶｒとを切り替え可能な電源が接続されている。また各画素のＴＦＴＴ１１〜Ｔ３３のゲート電極は共通ゲート線Ｖｇ１〜Ｖｇ３に接続されており、共通ゲート線は図示しないシフトレジスタなどで構成されるゲート駆動部に接続される。一方、各ＴＦＴＴ１１〜Ｔ３３のソース電極は共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続され、プリアンプ、アナログマルチプレクサ、バッファアンプ、Ａ／Ｄコンバータなどで構成される読み出し部で出力信号に変換される。出力信号は、図示しないメモリ、プロセッサなどで構成される画像処理部で処理され、図示しないモニタに出力されるか、又は、ハードディスクなどの記録装置に保管される。
【００２１】
次に、この放射線撮影装置の動作について、図１８のタイミング図を用いて説明する。概略的には、センサアレー全体の光電変換動作を行った後に、センサアレー全体のリフレッシュ動作を行うシーケンスを繰り返している。まず、光電変換動作の期間について説明する。
【００２２】
期間ａのＬｉｇｈｔパルスで被写体情報を含む光がセンサアレーに入射し、各ＭＩＳ型センサの半導体層と絶縁層の界面には被写体情報に応じた電荷が蓄積される。続く期間ｂでは、リセット信号ＲＣにより、各プリアンプに設けられたリセットスイッチがオンして、プリアンプの積分容量及び各共通信号線がリセットされる。続いて、期間ｃでは、共通ゲート線Ｖｇ１にパルスが印加され、共通ゲート線Ｖｇ１に接続されたＴＦＴＴ１１〜Ｔ１３がオンし、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３で発生した信号電荷が、共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を介して、読み出し部へ転送される。転送された電荷は各信号線に接続されたプリアンプで電圧へ変換される。次に、期間ｄでは、読み出し部のサンプルホールド回路にサンプルホールド信号ＳＨが印加され、プリアンプからの電圧出力がサンプリングされる。この後、サンプルホールド容量にサンプリングされた電圧が、図示しないタイミング発生装置からのクロックに同期して、アナログマルチプレクサでシリアル変換され、バッファアンプを介してアナログ信号として出力される。アナログ信号はＡ／Ｄコンバーターに入力され、ＡＤ＿ＣＬＫに同期してＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄコンバーターの分解能に応じてデジタル信号として図示しない画像処理部などへ入力される。
【００２３】
続いて、共通ゲート線Ｖｇ２に接続された画素に対して、期間ｂ〜期間ｄと同様の動作が行われＭＩＳ型センサＳ２１〜Ｓ２３の電荷がＴＦＴＴ２１〜Ｔ２３を介して読み出される。更に、Ｖｇ３に接続された画素に対しても同様の動作が繰り返されて、センサアレー全体の電荷が読み出される。このようにして光電変換動作の期間が終了する。
【００２４】
続いてリフレッシュ動作の期間について説明する。まず、期間ｅで読み出し用プリアンプがＲＣによりリセットされ、ＴＦＴのソース電極側の電位がＧＮＤとなる。同時に、ＭＩＳセンサの共通電極にリフレッシュ動作用の電位であるＶｒが印加され、また、すべてのＴＦＴがオン状態とされる。これによりＭＩＳ型センサの上電極は下電極に対して負の電位となり、ホールがリフレッシュされる。その後、期間ｆでＭＩＳ型センサの共通電極には再度、Ｖｓが印加され光電変換動作が可能となる。
【００２５】
上述のように、図１７、図１８に示す従来の放射線撮影装置では、センサアレー全体の光電変換動作とセンサアレー全体のリフレッシュ動作を交互に連続的に行っている。
【００２６】
以上で、ＭＩＳ型センサとＴＦＴを二次元に配列したセンサアレーをマトリクス駆動で読み出す従来の放射線撮影装置の動作について簡単に説明した。
【００２７】
このような構成の放射線撮影装置については特許文献１に開示されている。
【００２８】
一方で、上述の放射線撮影装置は光電変換動作期間に加えて、独立したリフレッシュ動作期間を有しているため、高速で連続した光電変換が困難な場合があった。具体的にはセンサアレー全体のリフレッシュ動作には約１０ｍｓ〜数１０ｍｓが必要であり、結果として透視撮影に用いるような放射線撮影装置への適用が困難な場合があった。
【００２９】
これを改善する目的で、図１９に示すような放射線撮影装置が提案されている。
【００３０】
図１９のフラットパネル型センサは図１７に対して、画素がＭＩＳ型センサと２つのスイッチ素子（転送用ＴＦＴ、リフレッシュ用ＴＦＴ）で構成されていることを特徴としている。
【００３１】
各画素においてＭＩＳ型センサの上電極は共通バイアスラインを介してＭＩＳ型センサにＶｓを与えるセンサバイアス電源に接続されている。また、ＭＩＳ型センサの下電極は転送用スイッチ素子である転送用ＴＦＴとリフレッシュ用スイッチ素子であるリフレッシュ用ＴＦＴのドレイン電極に接続されている。転送用ＴＦＴのソース電極は共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続され、リフレッシュ用ＴＦＴのソース電極は共通リフレッシュラインを介して、リフレッシュ電源Ｖｒに接続されている。つまり、画素ごとに変換素子により変換された電荷を転送するための第１のスイッチ素子と、変換素子を初期の状態に近い変換可能な状態にするために変換素子を初期化するための第２のスイッチ素子と、を別に準備する。
【００３２】
また、各転送用ＴＦＴのゲート電極はゲートラインＶｇ１、Ｖｇ３、Ｖｇ５に接続されている。更に、各リフレッシュ用ＴＦＴのゲート電極はゲートラインＶｇ２、Ｖｇ４、Ｖｇ６に接続され、Ｖｇ１〜Ｖｇ６は図示しないシフトレジスタなどで構成されるゲート駆動部に接続されている。
【００３３】
続いて、図２０のタイミング図を用いて、図１９の放射線撮影装置の動作について説明する。説明の簡略化のために、ここではプリアンプのリセットＲＣパルスや、サンプルホールドパルスＳＨについては省略している。
【００３４】
まず、Ｌｉｇｈｔパルスのタイミングで被写体情報を含む光がセンサアレーに入射し、各ＭＩＳ型センサには信号電荷が蓄積される。続いて、ゲートラインＶｇ１にゲートパルスが印加され、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３の信号電荷が読み出し部によって読み出される。続いて、ゲートラインＶｇ２にゲートパルスが印加されるとＳ１１〜Ｓ１３のリフレッシュ動作が行われる。
【００３５】
Ｖｇ３〜Ｖｇ６に対しても同様に順次ゲートパルスが印加され、全体の読み出し動作とリフレッシュ動作が行われる。
【００３６】
図１９及び図２０の放射線撮影装置の特徴は、リフレッシュ動作をセンサアレー全体で行わずに、各垂直走査のラインごとにリフレッシュ動作を行う点にある。
【００３７】
図１７、図１８に示した放射線撮影装置と比較して、図１９、図２０の放射線撮影装置はリフレッシュを部分的に行う分、センサアレーの電位変動が小さく、応答性に優れるため高速化に適していた。
【００３８】
上述のような高速化に適した放射線撮影装置の構成については、特許文献２に開示されている。
【００３９】
上述のように、ＭＩＳ型センサとＴＦＴからなる画素を二次元に配列したセンサアレーを用いた放射線撮影装置の構造や動作については特許文献１及び特許文献２などに開示されており、現実に一般撮影などの放射線撮影装置に使われ始めている。
【００４０】
しかしながら、従来の放射線撮影装置は、フレームレートが３０ＦＰＳを超える高速化が困難な場合があるという課題を有しており、特に透視撮影などに対して十分ではない状況にある。
【００４１】
すなわち、図１７、図１８に示すような放射線撮影装置は光電変換動作期間に加えて、独立したリフレッシュ動作期間を有しているため、高速で連続した光電変換が困難な場合があった。
【００４２】
具体的にはセンサアレーの電位変動を考慮するとリフレッシュ動作にはフレーム毎に１０ｍｓ〜数１０ｍｓ程度必要な場合があり、透視撮影に必要な３０ＦＰＳ（１秒間に３０フレーム）、すなわち３３ｍｓ／フレームに対して無視できない時間となる。そのため、透視撮影の実現を困難にする場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４３】
【特許文献１】特開平０８−１１６０４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４４】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、放射線撮影装置のフレームレートを高速化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
本発明の第１の側面は、放射線撮像装置に係り、第１の電極と第２の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第１のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第１の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第２のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、行方向の複数の前記第１のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第１ゲート線が列方向に複数配列された複数の第１ゲート線と、行方向の複数の前記第２のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第２のゲート線が列方向に複数配列された複数の第２ゲート線と、列方向の複数の第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、複数の前記変換素子の前記第２の電極に共通に接続され、第１の電位を供給する第１電源と、複数の前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第２の電位を供給する第２の電源と、前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第３の電位を供給可能な読み出し回路部と、前記複数の第１のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第１の駆動回路部と、前記複数の第２のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第２の駆動回路部と、前記第１及び第２駆動回路部をそれぞれ異なるタイミングで独立して制御する制御部と、を備えた放射線撮像装置であって、前記制御部は、所定の画素に対して、前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフする第１の動作と、前記第１の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフする第２の動作と、前記第２の動作の後に前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンする第３の動作と、前記第２の動作の後に前記読み出し回路部が前記第３の電位を供給する間に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフする第４の動作と、を行うように、前記第１及び第２の駆動回路部を制御することを特徴とする。
【００４６】
本発明の第２の側面は、放射線撮像装置に係り、第１の電極と第２の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第１のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第１の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第２のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、行方向の複数の前記第１のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第１ゲート線が列方向に複数配列された複数の第１ゲート線と、行方向の複数の前記第２のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第２のゲート線が列方向に複数配列された複数の第２ゲート線と、列方向の複数の第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、複数の前記変換素子の前記第２の電極に共通に接続され、第１の電位を供給する第１電源と、複数の前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第２の電位を供給する第２の電源と、前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第３の電位を供給可能な読み出し回路部と、前記複数の第１のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第１の駆動回路部と、前記複数の第２のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第２の駆動回路部と、前記第１及び第２駆動回路部をそれぞれ異なるタイミングで独立して制御する制御部と、を備えた放射線撮像装置であって、前記制御部は、所定の画素に対して、前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフとする第１の動作と、前記第１の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとし且つ前記第２の電源が前記第２の電位を供給する第２の動作と、前記第２の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとし且つ前記第２の電源が前記第３の電位を供給する第３の動作と、を行うように、且つ、前記複数の第１のゲート線及び前記複数の第２のゲート線に対して、前記第１から前記第３の動作の組を１本又は複数本ずつ繰り返すように、前記第２の電源と前記第１の駆動回路部と第２の駆動回路部とを制御することを特徴とする。
【００４７】
本発明の第３の側面は、放射線撮影システムに係り、放射線を発生する放射線発生装置と、上記の放射線撮影装置と、を備えることを特徴とする。
【００４８】
本発明の第４の側面は、放射線撮像装置の制御方法に係り、第１の電極と第２の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第１のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第１の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第２のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、行方向の複数の前記第１のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第１ゲート線が列方向に複数配列された複数の第１ゲート線と、行方向の複数の前記第２のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第２のゲート線が列方向に複数配列された複数の第２ゲート線と、列方向の複数の第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、複数の前記変換素子の前記第２の電極に共通に接続され、第１の電位を供給する第１電源と、複数の前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第２の電位を供給する第２の電源と、前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第３の電位を供給可能な読み出し回路部と、前記複数の第１のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第１の駆動回路部と、前記複数の第２のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第２の駆動回路部と、を備えた放射線撮像装置の制御方法であって、  所定の画素に対して、前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフとする第１の動作と、前記所定の画素に対して、前記第１の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとする第２の動作と、前記所定の画素に対して、前記第２の動作の後に前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとする第３の動作と、前記所定の画素に対して、前記第２の動作の後で前記読み出し回路部が前記第３の電位を供給する間に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフとする第４の動作と、を行うことを特徴とする。
【００４９】
本発明の第５の側面は、放射線撮像装置の制御方法に係り、第１の電極と第２の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第１の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第１のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第１の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第２のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、行方向の複数の前記第１のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第１ゲート線が列方向に複数配列された複数の第１ゲート線と、行方向の複数の前記第２のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第２のゲート線が列方向に複数配列された複数の第２ゲート線と、列方向の複数の第１のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、複数の前記変換素子の前記第２の電極に共通に接続され、第１の電位を供給する第１電源と、複数の前記第２のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第２の電位を供給する第２の電源と、前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第３の電位を供給可能な読み出し回路部と、前記複数の第１のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第１の駆動回路部と、前記複数の第２のゲート線に共通に接続され、前記第１のトランジスタを駆動する第２の駆動回路部と、を備えた放射線撮像装置の制御方法であって、所定の画素に対して、前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオンとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオフとする第１の動作と、前記第１の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとし且つ前記第２の電源が前記第２の電位を供給する第２の動作と、前記第２の動作の後に前記第１の駆動回路部が前記第１のトランジスタをオフとし且つ前記第２の駆動回路部が前記第２のトランジスタをオンとし且つ前記第２の電源が前記第３の電位を供給する第３の動作と、を行い、前記複数の第１のゲート線及び前記複数の第２のゲート線に対して、前記第１から前記第３の動作の組を１本又は複数本ずつ繰り返すことを特徴とする。
【００５０】
以下の発明を実施するための形態の欄には、上記の発明のほか、放射線撮影装置に係り、放射線を電荷に変換する変換素子に接続された第１のスイッチ素子を駆動する第１の駆動回路部と、前記変換素子に接続された第２のスイッチ素子を駆動する第２の駆動回路部と、前記第１、第２の駆動回路部をそれぞれ異なるタイミングで独立して制御する制御部と、を備えることを特徴とする発明、放射線撮影システムに係り、放射線を発生する放射線発生装置と、上記の放射線撮影装置と、を備える発明、放射線を検出する放射線撮影装置の制御方法に係り、放射線を電荷に変換する変換素子に接続された第１のスイッチ素子を駆動する第１の駆動回路部を制御する第１の制御工程と、前記変換素子に接続された第２のスイッチ素子を駆動する第２の駆動回路部を制御する第２の制御工程と、を含み、前記第１、第２の制御工程では、前記第１、第２の駆動回路部をそれぞれ異なるタイミングで独立して制御することを特徴とする発明、プログラムに係り、上記の制御方法をコンピュータに実行させる発明、コンピュータ可読記憶媒体に係り、上記のプログラムを格納したことを特徴とする発明が記載されている。
【発明の効果】
【００５１】
本発明によれば、放射線撮影装置のフレームレートを高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の好適な第１の実施形態に係る放射線撮影装置の模式的回路図である。
【図２】本発明の放射線撮影装置のフローチャートを示す図である。
【図３】本発明の好適な第１の実施形態に係るタイミング図（モード１）である。
【図４】本発明の好適な第１の実施形態に係るタイミング図（モード２）である。
【図５】本発明の好適な第１の実施形態に係るタイミング図（モード３）である。
【図６】本発明の放射線撮影装置に好適なシフトレジスタを示す図である。
【図７】本発明の好適な第２の実施形態に係る放射線撮影装置の模式的回路図である。
【図８】本発明の好適な第２の実施形態に係るタイミング図（モード１）である。
【図９】本発明の好適な第２の実施形態に係るタイミング図（モード２）である。
【図１０】本発明の好適な第２の実施形態に係るタイミング図（モード３）である。
【図１１】本発明の好適な第３の実施形態に係る画素断面図である。
【図１２】本発明の好適な第４の実施形態に係るシステム図である。
【図１３】従来の放射線撮影装置の画素断面図である。
【図１４】従来の放射線撮影装置の模式的回路図である。
【図１５】従来の放射線撮影装置のタイミング図である。
【図１６】ＭＩＳ型センサのエネルギーバンド図である。
【図１７】従来の放射線撮影装置の模式的回路図である。
【図１８】従来の放射線撮影装置のタイミング図である。
【図１９】従来の放射線撮影装置の模式的回路図である。
【図２０】従来の放射線撮影装置のタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下、本発明の好適な実施の形態について図を用いて詳しく説明する。なお、本実施形態においては放射線としてＸ線を例にあげて説明するが、これに限定されず、α線、β線、γ線などが含まれうる。
［第１の実施形態］
図１は本発明の好適な第１の実施形態に係る放射線撮影装置の模式的回路図である。また、図２は第１の実施形態に係る制御部の動作を説明するフローチャートであり、更に、図３、図４、図５は図１の放射線撮影装置の各モードにおける動作を説明するタイミング図である。
【００５４】
図１に示すように、本実施形態の放射線撮影装置は図１９の従来技術と共通する構成を含む。すなわち、本実施形態に係る放射線撮影装置に用いられるセンサアレーは、変換素子としてのＭＩＳ型センサと、第１のスイッチ素子としての転送用ＴＦＴと、第２のスイッチ素子としてのリフレッシュ用ＴＦＴとを有する画素を二次元に配列して構成される。つまり、画素ごとに変換素子により変換された電荷を転送するための第１のスイッチ素子と、変換素子を初期の状態に近い変換可能な状態にするために変換素子を初期化するための第２のスイッチ素子と、を別に準備している。そして、二次元に配列された複数の画素により、変換部が構成されている。
【００５５】
ここで、本実施形態に係る放射線撮影装置の構成において、従来技術と異なる点は以下のとおりである。
（１）転送用ゲート駆動回路部、リフレッシュ用ゲート駆動回路部の２つの独立したゲート駆動回路部を有すること。つまり、変換素子により変換された電荷を転送するための第１のスイッチ素子を駆動するための第１の駆動回路部を有している。そして第１の駆動回路部とは別に、変換素子を初期の状態に近い変換可能な状態にするために変換素子を初期化するための第２のスイッチ素子を駆動する第２の駆動回路部を有している。
（２）複数の動作モードを有し、これらの動作モードがモード選択部により選択可能であること。
（３）モード選択部に接続された制御部を有し、制御部は転送用ゲート駆動回路部、リフレッシュ用ゲート駆動回路部の動作を制御可能な構成であること。
（４）第１の駆動回路部である転送用ゲート駆動回路部と、第２の駆動回路部であるリフレッシュ用ゲート駆動回路部は、変換部を挟んで対向した位置に配置され、制御部からの信号によりそれぞれを独立して動作の制御が可能な構成であること。
【００５６】
図１７、図１８及び図１９、図２０で説明した従来の放射線撮影装置においては、速度や解像度が異なるモードを有するという概念がない。
【００５７】
特に、垂直方向の走査速度や解像度を任意に設定するという概念がなく、構成としても単一のゲート駆動部でセンサアレーの各ＴＦＴのゲート電極を駆動しているため、当然ながら垂直方向の速度や解像度を任意に設定可能な構成にない。
【００５８】
また、上記の従来の技術には、高速動作を実現しつつ、垂直方向の解像度と走査速度を任意に設定して変更するという概念がなく、これらを解決する手法は開示されていない。従って、垂直方向の解像度と速度を任意に設定、変更することが困難である。
【００５９】
これに対し、本実施形態では、複数のゲート線を同時に走査することにより、垂直走査方向の解像度と、走査速度を任意に変更することができる。
【００６０】
更に構成について詳細に説明する。各画素のＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３の共通電極（上電極）側には、センサバイアス電源からバイアス電圧Ｖｓが印加されている。各画素のＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３の個別電極（下電極）側は、転送用ＴＦＴＴＴ１１〜ＴＴ６３及びリフレッシュ用ＴＦＴＴＲ１１〜ＴＲ６３のドレイン電極が接続されている。また、各画素の転送用ＴＦＴＴＴ１１〜ＴＴ６３のソース電極は共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続されており、共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は読み出し部１０１のプリアンプ１０２の入力に接続されている。
【００６１】
プリアンプ１０２はＲＣパルスによって共通信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電位をＧＮＤにリセットすることができる。
【００６２】
更に、各画素のリフレッシュ用ＴＦＴ ＴＲ１１〜ＴＲ６３のソース電極は、共通リフレッシュラインを介して、リフレッシュ用電源Ｖｒに接続されている。
【００６３】
各転送用ＴＦＴ ＴＴ１１〜ＴＴ６３のゲート電極は、それぞれ転送用ゲートラインＶｇＴ１〜ＶｇＴ６に接続されており、転送用ゲートラインＶｇＴ１〜ＶｇＴ６は図示しないシフトレジスタなどで構成される転送用ゲート駆動回路部１０３に接続されている。
【００６４】
各リフレッシュ用ＴＦＴ ＴＲ１１〜ＴＲ６３のゲート電極は、それぞれリフレッシュ用ゲートラインＶｇＲ１〜ＶｇＲ６に接続されている。リフレッシュ用ゲートラインＶｇＲ１〜ＶｇＲ６は、図示しないシフトレジスタなどで構成されるリフレッシュ用ゲート駆動回路部１０４に接続されている。
【００６５】
転送用ゲート駆動回路部１０３及びリフレッシュ用ゲート駆動回路部１０４は、制御部１０５からの信号により、独立に制御可能である。すなわち転送用ゲートラインＶｇＴ１〜ＶｇＴ６に印加されるパルスと、リフレッシュ用ゲートラインＶｇＲ１〜ＶｇＲ６に印加されるパルスを異なるパルス幅、タイミングで印加可能なように構成されている。
【００６６】
続いて、本実施形態の放射線撮影装置の動作について、図２のフローチャート及び図３〜図５のタイミング図を用いて詳細に説明する。
【００６７】
本実施形態の放射線撮影装置は、垂直走査方向の解像度及び走査速度の異なる複数の動作モードを有することを特徴としている。
【００６８】
具体的には、３つの動作モードを有し、モード選択部１０６は、放射線撮影装置の垂直走査方向の解像度及び走査速度を３通りに設定、変更することができる。モード選択部１０６は図示しないワークステーションなど構成される。
ここで本実施形態の３つの動作モードを以下に記す。
モード１：転送用ゲートラインＶｇＴ１〜ＶｇＴ６及びリフレッシュ用ゲートラインＶｇＲ１〜ＶｇＲ６を１本ずつ走査する高解像度かつ低速のモード。
モード２：転送用ゲートラインＶｇＴ１〜ＶｇＴ６及びリフレッシュ用ゲートラインＶｇＲ１〜ＶｇＲ６を２本ずつ走査する中解像度かつ中速のモード
モード３：転送用ゲートラインＶｇＴ１〜ＶｇＴ６及びリフレッシュ用ゲートラインＶｇＲ１〜ＶｇＲ６を３本ずつ走査する低解像度かつ高速モード
モード選択部１０６と制御部１０５の動作について図２のフローチャートで説明する。
【００６９】
ステップＳ２０１では、制御部１０５は、モード選択部１０６によりいずれのモードが選択されたかを判断する。モード選択部１０６でモード１が選択されたと判断した場合は、ステップＳ２０２に進み、制御部１０５は、転送用ゲート駆動回路部１０３に対して、転送用ＴＦＴＴＴ１１〜ＴＴ６３の垂直走査を１本ずつ行うように制御する。さらに、制御部１０５は、リフレッシュ用ゲート駆動回路部１０４に対してリフレッシュ用ＴＦＴＴＲ１１〜ＴＲ６３の垂直走査を１本ずつ行うように制御する。
【００７０】
また、モード選択部１０６でモード２が選択されたと判断した場合は、ステップＳ２０３に進み、制御部１０５は、垂直走査を各２本ずつ行うよう制御する。モード３が選択されたと判断した場合は、ステップＳ２０４に進み、制御部１０５は、垂直走査を各３本ずつ行うように制御する。
【００７１】
続いて、図３、図４、図５を用いて、本実施形態の動作について説明する。
【００７２】
図４はモード１の動作を、図５はモード２の動作を、図６はモード３の動作をそれぞれ説明するタイミング図である。
【００７３】
＜モード１＞
図示しないワークステーションなどで構成されるモード選択部１０６により、モード１が選択されると、制御部１０５は、転送用ゲート駆動回路部１０３及びリフレッシュ用ゲート駆動回路部１０４に対して、垂直走査を１本ずつ行うように制御する。
【００７４】
図３に示すように、まず、期間ａでは、被写体を透過したＸ−ｒａｙパルス（Ｘ線）がセンサアレーに入射し、被写体情報に応じた電荷がＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３に蓄積される。
【００７５】
続いて、期間ｂのＲＣパルスにより、各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電位がＧＮＤ電位にリセットされる。
【００７６】
その後、期間ｃで転送用ＴＦＴ Ｔ１１〜Ｔ１３のゲート電極が接続された転送用ゲートラインＶｇＴ１に転送用ゲート駆動回路部１０３からパルスが印加され、期間ｄで読み出し部１０１のサンプルホールドパルスＳＨでサンプリングされる。ＳＨパルスでサンプリングされた、Ｓ１１〜Ｓ１３の信号は、読み出し部１０１のアナログマルチプレクサなどでアナログ信号に変換される。
【００７７】
この後、期間ｅで再度ＲＣパルスを印加し、Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電位をＧＮＤにした状態でリフレッシュ用ＴＦＴ ＴＲ１１〜ＴＲ６３がオンすると、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３の個別電極側の電位はＶｒとなる。これにより、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３がリフレッシュされる。
【００７８】
続く、期間ｆでは、ＲＣパルスが入った状態のまま、リフレッシュ用ＴＦＴ ＴＲ１１〜１３はオフし、転送用ＴＦＴ ＴＴ１１〜１３オンすることにより、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３の個別電極側がＧＮＤ電位となり、光電変換動作が可能となる。
【００７９】
続いて、期間ｇでは、転送用ＴＦＴ ＴＴ１１〜１３がオフするが、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３の電界は維持され、光電変換動作に備えることができる。
【００８０】
期間ｃ〜期間ｇの動作をすべての転送用ゲートライン、リフレッシュ用ゲートラインに対して１本ずつ繰り返すことで、センサアレー全体が読み出され、またリフレッシュされる。
【００８１】
モード１の特徴はゲートラインが１本ずつ走査されるため、解像度がもっとも高い点である。一方ですべてのゲートラインを走査するため、速度の面では時間を必要とする。
【００８２】
＜モード２＞
続いて、図４を用いてモード２の動作を説明する。
【００８３】
まず、図示しないワークステーションなどで構成されるモード選択部１０６により、モード２が選択されると、これにより制御部１０５は転送用ゲート駆動回路部１０３及びリフレッシュ用ゲート駆動回路部１０４に対して、垂直走査を２本ずつ行うように制御する。
【００８４】
まず、期間ａで被写体を透過したＸ−ｒａｙパルスがセンサアレーに入射し、被写体情報に応じた電荷がＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３に蓄積される。
【００８５】
続いて、期間ｂのＲＣパルスにより、各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電位がＧＮＤ電位にリセットされる。その後、期間ｃで転送用ＴＦＴＴＴ１１〜ＴＴ１３及びＴＴ２１〜ＴＴ２３のゲート電極が接続された転送用ゲートラインＶｇＴ１及びＶｇＴ２に転送用ゲート駆動回路部１０３からパルスが印加されＴＦＴＴＴ１１〜ＴＴ１３及びＴＴ２１〜ＴＴ２３がオンする。このときＭＩＳ型センサＳ１１とＳ２１、Ｓ１２とＳ２２、Ｓ１３とＳ２３の画素の信号が重畳される。
【００８６】
期間ｄでは、読み出し部１０１のサンプルホールドパルスＳＨが印加されると、重畳された信号がサンプリングされ、読み出し部１０１のアナログマルチプレクサなどでアナログ信号に変換される。
【００８７】
この後、期間ｅでは、再度ＲＣパルスが印加され、Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電位をＧＮＤにした状態でリフレッシュ用ＴＦＴ ＴＲ１１〜ＴＲ１３及びＴＲ２１〜ＴＲ２３がオンする。すると、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ２１〜Ｓ２３の個別電極側の電位はＶｒとなり、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ１２〜Ｓ２３がリフレッシュされる。
【００８８】
続く期間ｆでは、ＲＣパルスが印加された状態で、リフレッシュ用ＴＦＴ ＴＲ１１〜ＴＲ１３及びＴＲ２１〜ＴＲ２３はオフとなる。更に、転送用ＴＦＴＴＴ１１〜ＴＴ１３及びＴＴ２１〜ＴＴ２３が再度オンして、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ２１〜Ｓ２３の個別電極側の電位がＧＮＤとなる。そして、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ２１〜Ｓ２３は次のＸ線照射に備えた状態となる。
【００８９】
続いて、期間ｇでは、転送用ＴＦＴ ＴＴ１１〜ＴＴ１３及びＴＴ２１〜ＴＴ２３がオフとなるが、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３、Ｓ２１〜Ｓ２３の電界は維持され光電変換動作に備える。
【００９０】
期間ｃ〜期間ｇの動作をすべての転送用ゲートラインＶｇＴ１〜ＶｇＴ６、リフレッシュ用ゲートラインＶｇＲ１〜ＶｇＲ６に対して、それぞれ２本ずつ繰り返すことによって、センサアレー全体が読み出され、またリフレッシュされる。
【００９１】
モード２の特徴は、ゲートラインが２本ずつ走査されるため、解像度が多少低下する一方で、信号レベルが高くなりＳＮＲが有利となり、かつ、垂直走査に必要な時間がモード１の１／２である点である。
【００９２】
＜モード３＞
図５に示すモード３は、モード２と比較して同時に３本ずつのゲートラインが走査される点が特徴である。すなわち、モード３の特徴は、ゲートラインが３本ずつ走査されるため、解像度が更に低下する一方で、信号レベルが更に高くなりＳＮＲが更に有利となり、かつ、垂直走査に必要な時間がモード１の１／３である点である。
【００９３】
図６（ａ）は本実施形態の放射線撮影装置の転送用ゲート駆動回路部１０３及びリフレッシュ用ゲート駆動回路部１０５に好適なシフトレジスタを例示的に示す回路図であり、図６（ｂ）はそのタイミング図である。
【００９４】
図６（ａ）に示すように、本実施形態に係るシフトレジスタは、ＤフリップフロップＤ−ＦＦ１〜Ｄ−ＦＦ４と、ＡＮＤゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤ４と、で構成される。ＡＮＤゲートＡＮＤ１〜ＡＮＤ４は、Ｄフリップフロップの各々の出力端子ＯＵＴからの信号及びイネーブル信号ＥＮＢを入力として、転送用ゲートラインＶｇＴ１〜ＶｇＴ６に出力信号を与える。ＤフリップフロップＤ−ＦＦ１は、スタートパルスＳＩＮが入力端子ＩＮに与えられ、シフトクロックＳＣＬＫに従って動作する。
【００９５】
図６（ｂ）に示すように、スタートパルスＳＩＮが論理「Ｈ」であるときに、シフトクロックＳＣＬＫが論理「Ｌ」から論理「Ｈ」に遷移すると、ＤフリップフロップＤ−ＦＦ１の出力端子ＯＵＴが論理「Ｈ」に活性化される。１クロック周期分遅れた次のシフトクロックＳＣＬＫが論理「Ｌ」から論理「Ｈ」に遷移すると、ＤフリップフロップＤ−ＦＦ１の出力端子ＯＵＴは論理「Ｌ」に非活性化される。ＡＮＤゲートＡＮＤ１は、イネーブル信号ＥＮＢとＤフリップフロップＤ−ＦＦ１の出力端子ＯＵＴからの出力信号とを論理積演算して、転送用ゲートラインＶｇＴ１に出力信号を与える。
【００９６】
同様にして、ＤフリップフロップＤ−ＦＦ２は、ＤフリップフロップＤ−ＦＦ１の出力端子ＯＵＴからの出力信号を入力として、シフトクロックＳＣＬＫに従って動作する。ＤフリップフロップＤ−ＦＦ１の出力端子ＯＵＴが論理「Ｈ」であるときに、シフトクロックＳＣＬＫが論理「Ｌ」から論理「Ｈ」に遷移すると、ＤフリップフロップＤ−ＦＦ２の出力端子ＯＵＴが論理「Ｈ」に活性化される。そして、次のシフトクロックＳＣＬＫが論理「Ｌ」から論理「Ｈ」に遷移するまで活性化される。ＡＮＤゲートＡＮＤ２は、イネーブル信号ＥＮＢとＤフリップフロップＤ−ＦＦ２の出力端子ＯＵＴからの出力信号とを論理積演算して、転送用ゲートラインＶｇＴ２に出力信号を与える。ＤフリップフロップＤ−ＦＦ３及びＤフリップフロップＤ−ＦＦ４も同様にして、転送用ゲートラインＶｇＴ３及び転送用ゲートラインＶｇＴ４にそれぞれ出力信号を与える。
【００９７】
本実施形態に係る制御部１０５は、ＳＩＮ、ＳＣＬＫ、ＥＮＢの少なくとも１つをゲート駆動回路部１０３とゲート駆動回路部１０４との間で異なるタイミングで動作させるように構成されうる。転送用ゲート駆動回路部１０３とリフレッシュ用ゲート駆動回路部１０４が図６のシフトレジスタで構成される場合、制御部１０５は、それぞれのゲート駆動回路部１０３、１０４に対して異なるタイミングを持つＳＩＮ、ＳＣＬＫ、ＥＮＢを印加することができる。これによって、図３、図４、図５に示すように、転送用ゲートラインＶｇＴ１〜ＶｇＴ６及びリフレッシュ用ゲートラインＶｇＲ１〜ＶｇＲ６をそれぞれ異なるタイミングで制御することができる。
【００９８】
上述のように、本発明の第１の実施形態では、モード設定部と制御部と転送用ゲートラインに接続された転送用ゲート駆動回路部と、リフレッシュ用ゲートラインに接続されたリフレッシュ用ゲート駆動回路部を有する。これによって、モードに応じて各ゲート駆動回路部を独立に制御可能であり、垂直方向の解像度、走査速度を変更して動作させることができる。
【００９９】
この構成により、従来の技術の課題であった垂直走査方向の解像度、走査速度を変更して動作可能な放射線撮影装置が実現可能となる。
【０１００】
更に、本実施形態の放射線撮影装置の制御部が、各ゲート駆動回路部を同時に走査する本数だけではなく、パルス長、タイミングなども制御可能であることがより望ましい。
【０１０１】
また、制御部が読み出し部の動作についても制御することが望ましい。
【０１０２】
更に、本実施形態では、各ゲート駆動回路部をセンサアレーの変換部を挟んで対向する辺に配置している。各ゲート駆動回路部をセンサアレーの同一の辺に設けても良いが、配線レイアウトの複雑化や実装の複雑化を招く。また、各ゲート駆動回路部を１つの駆動回路部にまとめてしまうと、駆動回路部の設計及び動作の複雑化を招き、装置のコストアップを招いてしまう。その点を考慮すると本発明においては各ゲート駆動回路部をセンサアレーの変換部を挟んで対向する辺に設けることが望ましい。
【０１０３】
本実施形態では、モード設定は上記の３とおりに設定可能であるが、本発明においてはより多くの種類で設定可能としてもよい。
【０１０４】
また、ＴＦＴ及びＭＩＳ型センサは、アモルファスシリコンを用いて形成されてもよいし、ポリシリコンや有機材料を用いて形成されてもよい。
【０１０５】
更に、変換素子とＴＦＴをそれぞれ異なる材料で形成してもよい。また、変換素子としては、例えば、結晶シリコン、ガリウム砒素、アモルファスセレン、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅなど、Ｘ線などの放射線を吸収して直接電荷に変換する半導体材料を用いることができる。
【０１０６】
また、変換素子として用いる光電変換素子は、ＭＩＳ型センサに限定されず、ｐｎ型やｐｉｎ型のフォトダイオードを用いてもよい。ｐｎ型やｐｉｎ型のフォトダイオードにおいては、ＭＩＳ型センサのようなリフレッシュ動作を行う必要はない。しかしながらフォトダイオード中に残留した電荷を除去するために、電荷転送のための第１のスイッチ素子とは別に電荷除去用の第２のスイッチ素子を画素毎に設ける。そして第２のスイッチ素子を用いて残留した電荷を除去してフォトダイオードを初期の状態に近い状態にするための初期化をする際に、本発明を適応してもよい。
［第２の実施形態］
以下で本発明の好適な第２の実施形態について図を用いて詳しく説明する。
【０１０７】
図７は本発明の好適な第２の実施形態に係る放射線撮影装置の模式的回路図である。また図８、図９、図１０は図７の放射線撮影装置の各モードにおける動作を説明するタイミング図である。
【０１０８】
図７に示すように、本実施形態に係る放射線撮影装置は、図１で説明した第１の実施形態に係る放射線撮影装置とは、以下の点で相違する。
【０１０９】
すなわち、第１の実施形態の放射線撮影装置の構成に加えて、各リフレッシュ用ＴＦＴの共通リフレッシュラインに接続されたリフレッシュ用電源が、制御部からの信号により、リフレッシュ電位ＶｒとＧＮＤを切り替え可能な構成である点で相違する。
【０１１０】
その他の構成については、第１の実施形態と同様である。
【０１１１】
またモード選択部で選択される動作モードについても、図２と同様であり、本実施形態の放射線撮影装置は、垂直走査方向の解像度及び走査速度の異なる３つの動作モードを有する。モード選択部は、放射線撮影装置の垂直走査方向の解像度及び走査速度を３通りに設定したり、変更したりすることができる。モード選択部は図示しないワークステーションなど構成される。
【０１１２】
続いて図８、図９、図１０を用いて本実施形態の動作について説明する。ただし第１の実施形態と同様の部分については説明を省略する。
【０１１３】
図８はモード１の動作を、図９はモード２の動作を、図１０はモード３の動作をそれぞれ説明するタイミング図である。
【０１１４】
＜モード１＞
モード選択部１０６により、モード１が選択されると、制御部１０５は、転送用ゲート駆動回路部１０３及びリフレッシュ用ゲート駆動回路部１０４に対して、垂直走査を１本ずつ行うように制御する。
【０１１５】
図８に示すように、まず、期間ａでは、被写体を透過したＸ−ｒａｙパルス（Ｘ線）がセンサアレーに入射し、被写体情報に応じた電荷がＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３に蓄積される。
【０１１６】
続いて、期間ｂのＲＣパルスにより、各信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電位がＧＮＤ電位にリセットされる。
【０１１７】
その後、期間ｃで転送用ＴＦＴ Ｔ１１〜Ｔ１３のゲート電極が接続された転送用ゲートラインＶｇＴ１に転送用ゲート駆動回路部１０３からパルスが印加され、期間ｄで読み出し部１０１のサンプルホールドパルスＳＨでサンプリングされる。ＳＨパルスでサンプリングされた、Ｓ１１〜Ｓ１３の信号は、読み出し部１０１のアナログマルチプレクサなどでアナログ信号に変換される。ここまでの動作は図３で説明した第１の実施形態と同じである。
【０１１８】
この後、期間ｅで再度ＲＣパルスが印加され、Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電位をＧＮＤにした状態でリフレッシュ用ＴＦＴ ＴＲ１１〜ＴＲ１３がオンする。このときリフレッシュ用電源１０４は、制御部１０５によりＶｒ電位に設定される。従って、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３の個別電極側の電位はＶｒとなり、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ１３がリフレッシュされる。
【０１１９】
続く期間ｆでは、ＲＣパルスが入力されてＳｉｇ１〜Ｓｉｇ３の電位がＧＮＤとなり、かつ、リフレッシュ用ＴＦＴ ＴＲ１１〜ＴＲ１３がオンの状態のままでリフレッシュ用電源の電位が制御部によりＧＮＤに戻される。
【０１２０】
これにより、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３の個別電極側がＧＮＤ電位となり、光電変換動作が可能となる。
【０１２１】
続いて、期間ｇでリフレッシュ用ＴＦＴ ＴＲ１１〜１３がオフされるが、ＭＩＳ型センサＳ１１〜Ｓ６３の電界は維持され、光電変換動作に備えることができる。
【０１２２】
第１の実施形態では、リフレッシュ動作の後に、個別電極を転送用ＴＦＴを介してＧＮＤ電位としたが、第２の実施形態ではリフレッシュ用ＴＦＴを介してＧＮＤ電位としている。
【０１２３】
期間ｃ〜期間ｇの動作をすべての転送用ゲートライン、リフレッシュ用ゲートラインに対して１本ずつ繰り返すことで、センサアレー全体が読み出され、またリフレッシュされる。
【０１２４】
モード１の特徴はゲートラインが１本ずつ走査されるため、解像度がもっとも高い点である。一方ですべてのゲートラインを走査するため、速度の面では時間を必要とする。
【０１２５】
＜モード２＞
図９に示すモード２は、モード１と比較して同時に２本ずつのゲートラインが走査される点が特徴である。すなわち、モード２の特徴はゲートラインが２本ずつ走査されるため、解像度が低下する一方で、信号レベルが高くなりＳＮＲが有利となり、かつ垂直走査に必要な時間がモード１の１／２である点である。
【０１２６】
＜モード３＞
図１０に示すモード３は、モード２と比較して同時に３本ずつのゲートラインが走査される点が特徴である。すなわち、モード３の特徴はゲートラインが３本ずつ走査されるため、解像度が更に低下する一方で、信号レベルが更に高くなりＳＮＲが有利となり、かつ垂直走査に必要な時間がモード１の１／３である点である。
【０１２７】
本実施形態においても、転送用ゲート駆動回路部及びリフレッシュ用ゲート駆動回路部に図６に示す構成のシフトレジスタを用いることが望ましい。
【０１２８】
上述したように、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮影装置では、制御部が転送用ゲート駆動回路部、リフレッシュ用ゲート駆動回路部に加えてリフレッシュ用電源が制御可能なように構成される。そして、複数の動作モードに応じて各ゲート駆動回路部及びリフレッシュ用電源を制御し、垂直方向の解像度、走査速度を変更して動作可能であることを特徴としている。
［第３の実施形態］
図１１は本発明の好適な第３の実施形態に係る放射線撮影装置を構成するセンサアレーの画素断面図である。
【０１２９】
図１１を用いて、本実施形態に係る放射線撮影装置に用いられるセンサアレー１１００の画素の断面構造について説明する。転送用ＴＦＴ１１０１及びリフレッシュ用ＴＦＴ１１０２では、ガラス基板１１０３上に、下電極１１０４、絶縁層１１０５、アモルファスシリコン半導体層１１０６、アモルファスシリコンｎ層１１０７、ソース電極層１１０８及び上電極１１０９が積層される。配線部１１２１も転送用ＴＦＴ１１０１及びリフレッシュ用ＴＦＴ１１０２と同様にして構成される。転送用ＴＦＴ１１０１及びリフレッシュ用ＴＦＴ１１０２の上部は、絶縁層１１１０により全体が覆われる。本構成によれば、転送用ＴＦＴ１１０１及びリフレッシュ用ＴＦＴ１１０２は層構成が同一であり、同１の製造方法により作製することができる。絶縁層１１１０にはコンタクトホールが形成され、ドレイン電極層１１０９の一部が露出され、絶縁層１１１０に形成されたコンタクトホールにコンタクトプラグ１１１１が埋め込まれる。ＴＦＴ１３０２のドレイン電極層１３１１は、配線部１３０３や不図示のコンタクトホールなどで接続される。
【０１３０】
絶縁層１１１０及びコンタクトプラグ１１１１の上部には、下電極層１１１３と絶縁層１１１４、半導体層１１１５、ホールブロッキング層１１１６、上電極層１１１７が積層された構成が形成され、各画素のＭＩＳ型センサ１１１２を構成する。ＭＩＳ型センサ１１１２の上部では、アモルファスシリコン窒化膜やポリイミドなどの保護層１１１８が全体を覆っている。図１１は、Ｘ線撮影装置を構成した場合の例を示しているため、保護層１１１８の上に接着層１１１９を介して蛍光体層１１２０を配置している。一般的に、アモルファスシリコンのＭＩＳ型センサ１１１２は、Ｘ線に対する感度がほとんどない。このため、保護層１１１８上に接着層１１１９を介してＸ線を可視光に変換するための蛍光体層１１２０が接着することが望ましい。蛍光体層１１２０としては、ガドリニウム系あるいはＣｓＩ（ヨウ化セシウム）を柱状に成長させたものなどを用いることができる。
【０１３１】
本実施形態では、転送用ＴＦＴ１１０１及びリフレッシュ用ＴＦＴ１１０２が、ＭＩＳ型センサ１１１２の下部に設けられている。すなわち、ＴＦＴ部と光電変換部は積層構造を有している。画素に転送用ＴＦＴ１１０１とリフレッシュ用ＴＦＴ１１０２の二つのＴＦＴを用いる場合では、本実施形態のように、ＴＦＴ部と光電変換部とを積層構造で形成することにより、開口率すなわち光電変換部の面積を大きくすることができるという利点がある。
【０１３２】
Ｘ線は、被写体を透過した後、蛍光体層１１２０に入射して可視光に変換され、ＭＩＳ型センサ１１１２に入射する。ＭＩＳ型センサ１１１２の半導体層１１１５で発生した電荷は、転送用ＴＦＴ１１０１により順次読み出し部１０１に転送され、読み出され、またリフレッシュされる。
［第４の実施形態］
図１２は本発明の好適な実施の形態に係る放射線撮影装置を放射線撮影システムに応用したシステム図である。
【０１３３】
本放射線撮影システムの特徴は、以下の点である。すなわち、Ｘ線発生源としてのＸ線チューブ１２５０で発生したＸ線１２６０は、患者あるいは被検体１２６１の胸部などの観察部分１２６２を透過し、イメージセンサ１２４０に入射する。この入射したＸ線には被検体１２６１の内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してイメージセンサ１２４０は電気的情報を得る。この情報はデジタル信号に変換され、イメージプロセッサ１２７０により画像処理され制御室（コントロールルーム）にあるディスプレイ１２８０で観察可能となる。
【０１３４】
また、このようにして画像処理された情報は、電話回線や無線１２９０等の伝送部により遠隔地などへ転送可能である。そして、ディスプレイ１２８１に表示されたり、フィルムなどに出力されたりして、コントロールルームとは別の場所のドクタールームなどの遠隔地にいる医師が診断することも可能である。このようにして、ドクタールームで得られた情報は、フィルムプロセッサなどの記録部１２００により光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスクなどの各種記録材料を用いた記録媒体、フィルム、又は紙などの記録媒体１２１０に記録や保存することもできる。
【０１３５】
本発明の好適な実施の形態に係る放射線撮影装置は、イメージセンサ１２４０内部に設けられており、Ａ／Ｄ変換されたデジタル出力は、イメージプロセッサ１２７０で目的に応じた画像処理などが施される。モード選択部１０６は図示しないワークステーションなどで構成され、イメージプロセッサ１２７０には制御部１０５が設けられており、制御部１０５は放射線撮影装置の各構成要素の動作だけでなく、放射線発生装置１２５０を制御することができる。
【０１３６】
なお、本実施形態において、Ｘ線をパルス状に被写体に照射するように放射線発生装置を制御可能であることが望ましい。また、制御部１０５がディスプレイ部１２８０・１２８１を制御可能であることが更に望ましい。
【０１３７】
本発明の放射線撮影装置は、垂直走査における解像度と速度を任意に設定、変更して動作可能であるため、図１２に示す放射線撮影システムに好適である。
［他の実施の形態］
なお、本発明の好適な実施の形態は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器など）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【０１３８】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を次のようにしても達成されうる。すなわち、この記録媒体をシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されうる。
【０１３９】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１４０】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【０１４１】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１４２】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行う。このような処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【符号の説明】
【０１４３】
Ｓ１１〜Ｓ６３  変換素子
ＴＴ１１〜ＴＴ６３  転送用ＴＦＴ
ＴＲ１１〜ＴＲ６３  リフレッシュ用ＴＦＴ
１０３  転送用ゲート駆動回路部
１０４  リフレッシュ用ゲート駆動回路部
１０５  制御部
【図１】
2011130471.tif 000003
【図２】
2011130471.tif 000004
【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】
2011130471.tif 000009
【図８】
2011130471.tif 000010
【図９】
2011130471.tif 000011
【図１０】
2011130471.tif 000012
【図１１】
2011130471.tif 000013
【図１２】
2011130471.tif 000014
【図１３】
2011130471.tif 000015
【図１４】
2011130471.tif 000016
【図１５】
2011130471.tif 000017
【図１６】
2011130471.tif 000018
【図１７】
2011130471.tif 000019
【図１８】
2011130471.tif 000020
【図１９】
2011130471.tif 000021
【図２０】
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