(57)【要約】【課題】画素の配列ピッチの増大あるいは画素の感度の低下を抑えながら放射線の照射を高い応答性でモニターするために有利な技術を提供する。【解決手段】放射線撮像装置は、複数の行および複数の列を構成するように撮像領域に配列された複数の画素を有し、前記複数の画素が、放射線画像の取得のための複数の撮像画素と、放射線の検知のための検知画素とを含む。放射線撮像装置は、更に、列信号線および検知信号線を備える。前記撮像画素は、放射線を電気信号に変換する第１変換素子と、前記第１変換素子と前記列信号線との間に配置された第１スイッチとを含む。前記検知画素は、放射線を電気信号に変換する第２変換素子と、前記第２変換素子と前記検知信号線との間に配置された第２スイッチとを含む。【選択図】図１
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【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撮像領域に配列された複数の画素を有し、前記複数の画素が、放射線画像の取得のための複数の撮像画素と、放射線の検知のための検知画素とを含む放射線撮像装置であって、
前記複数の列にそれぞれ対応する複数の列信号線と、
前記検知画素に対応する検知信号線と、を備え、
前記撮像画素は、放射線を電気信号に変換する第１変換素子と、前記第１変換素子と前記複数の列信号線のうちの対応する列信号線との間に配置された第１スイッチと、を含み、
前記検知画素は、放射線を電気信号に変換する第２変換素子と、前記第２変換素子と前記検知信号線との間に配置された第２スイッチと、を含む、
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記撮像領域に平行な面への正投影において、前記検知信号線と前記第１変換素子とが重ならず、かつ、前記検知信号線と前記第２変換素子とが重ならない、
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】
前記複数の列は、前記列信号線と前記検知信号線とが配置された列と、前記列信号線と前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのいずれとも接続されていないダミー検知信号線とが配置された列とを含む、
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】
前記ダミー検知信号線に固定電位が与えられる、
ことを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記ダミー検知信号線に現れる電気信号に基づいて前記撮像領域への放射線の照射を検知する検知部を更に備える、
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】
前記複数の行は、前記第１スイッチを駆動するための駆動線と前記第２スイッチを駆動するための駆動線とが配置された行と、前記第１スイッチを駆動するための駆動線と前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのいずれとも接続されていないダミー駆動線とが配置された行とを含む、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記ダミー駆動線に固定電位が与えられる、
ことを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記ダミー駆動線に現れる電気信号に基づいて前記撮像領域への放射線の照射を検知する検知部を更に備える、
ことを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記複数の列は、前記列信号線と前記検知信号線とが配置された列と、前記列信号線と前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのいずれとも接続されていないダミー検知信号線とが配置された列とを含み、
前記複数の行は、前記第１スイッチを駆動するための駆動線と前記第２スイッチを駆動するための駆動線が配置された行と、前記第１スイッチを駆動するための駆動線と前記第１スイッチおよび前記第２スイッチのいずれとも接続されていないダミー駆動線とが配置された行とを含み、
前記ダミー検知信号線と前記ダミー駆動線とが相互に接続されている、
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１０】
前記ダミー検知信号線および前記ダミー駆動線に固定電位が与えられる、
ことを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記ダミー検知信号線および前記ダミー駆動線に現れる電気信号に基づいて前記撮像領域への放射線の照射を検知する検知部を更に備える、
ことを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記ダミー検知信号線と前記ダミー駆動線とが前記撮像領域の外側の領域において接続されている、
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
前記撮像領域は、格子を構成するように配列された複数の単位領域からなり、前記複数の単位領域は、前記撮像画素および前記検知画素のうち前記撮像画素のみを含む単位領域と、前記撮像画素および前記検知画素の双方を含む単位領域とで構成される、
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１４】
前記検知信号線に現れる電気信号に基づいて放射線の照射量を検知する検知部を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１５】
前記検知部は、前記検知信号線の電位をリセットした後に前記第２スイッチを導通させない状態で前記検知信号線に現れる信号と、前記検知信号線の電位をリセットした後に前記第２スイッチを導通させることによって前記検知信号線に現れる信号との差分に基づいて放射線の照射量を検知する、
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】
前記検知部は、前記検知信号線の電位をリセットした後に前記第２スイッチを導通させない状態で前記検知信号線に現れる信号の変化量と、前記検知信号線の電位をリセットした後に前記第２スイッチを非導通状態から導通状態に変化させたときに前記検知信号線に現れる信号の変化量と、の差分に基づいて放射線の照射量を検知する、
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１７】
放射線の照射が開始されたことを検知する期間では、前記第２スイッチが導通状態に固定にされ、放射線の照射量をモニターする期間では、前記第２スイッチが断続的に導通状態にされる、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１８】
複数の行および複数の列を構成するように撮像領域に配列された複数の画素を有し、前記複数の画素が、放射線画像の取得のための複数の撮像画素と、放射線の検知のための検知画素とを含む放射線撮像装置であって、
前記複数の列にそれぞれ対応する複数の列信号線と、
前記検知画素に対応する検知信号線と、を備え、
前記撮像画素は、放射線を電気信号に変換する第１変換素子と、前記第１変換素子と前記複数の列信号線のうちの対応する列信号線との間に配置された第１スイッチと、を含み、
前記検知画素は、放射線を電気信号に変換する第２変換素子と、前記第２変換素子と前記検知信号線との間に配置された第２スイッチと、前記第２変換素子と前記列信号線との間に配置された第３スイッチとを含む、
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項１９】
放射線の照射中に前記第２スイッチを導通させることによって、前記検知信号線を介して前記検知画素から読み出される信号に基づいて放射線の照射が検知される、
ことを特徴とする請求項１８に記載の放射線撮像装置。
【請求項２０】
放射線の照射中は、前記第２スイッチが導通されず、
放射線の照射が終了した後は、前記第３スイッチを導通させることによって、前記列信号線を介して前記検知画素から読み出される信号に基づいて画像信号が取得される、
ことを特徴とする請求項１８に記載の放射線撮像装置。
【請求項２１】
前記放射線撮像装置は、前記検知画素を含む複数の検知画素を含み、
放射線の照射中に、前記複数の検知画素の一部の前記第２スイッチを導通させることによって、放射線の検知を行うための前記検知画素の数が変更される、
ことを特徴とする請求項１８に記載の放射線撮像装置。
【請求項２２】
複数の行および複数の列を構成するように撮像領域に配列された複数の画素を有し、前記複数の画素が、放射線画像の取得のための複数の撮像画素と、放射線の検知のための検知画素とを含む放射線撮像装置であって、
前記複数の列にそれぞれ対応する複数の列信号線と、
前記検知画素に対応する第１検知信号線および第２検知信号線と、を備え、
前記撮像画素は、放射線を電気信号に変換する第１変換素子と、前記第１変換素子と前記複数の列信号線のうちの対応する列信号線との間に配置された第１スイッチと、を含み、
前記検知画素は、放射線を電気信号に変換する第２変換素子と、前記第２変換素子と前記第１検知信号線との間に配置された第２スイッチと、前記第２変換素子と前記第２検知信号線との間に配置された第３スイッチとを含み、
前記第１スイッチは第１駆動線によって駆動され、前記第２スイッチは第２駆動線によって駆動され、前記第３スイッチは第３駆動線によって駆動される、
ことを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２３】
放射線を発生する放射線源と、
請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
を備えることを特徴とする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、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線等の放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる放射撮影装置として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチと光電変換素子等の変換素子とを組み合わせた画素アレイを有するマトリクス基板を有する放射線撮像装置が実用化されている。
【０００３】
近年、放射線撮像装置の多機能化が検討されている。その一つとして、放射線の照射をモニターする機能を内蔵することが検討されている。この機能によって、例えば、放射線源からの放射線の照射が開始されたタイミングの検知、放射線の照射を停止されるべきタイミングの検知、放射線の照射量または積算照射量の検知が可能になる。
【０００４】
特許文献１には、放射線画像を取得するための画素と、放射線を検知するための画素とを備えた放射線検出装置が開示されている。特許文献１の放射線検出装置では、放射線画像を取得するための画素の信号と、放射線を検知するための画素の信号とが、それぞれスイッチを介して同じ信号線から読み出される。
【０００５】
特許文献２にも、放射線画像を取得するための画素と、放射線を検知するための画素とを備えた放射線検出装置が開示されている。特許文献２の放射線検出装置では、放射線の検知のための専用の信号線が設けられていて、放射線を検知するための画素の光電変換素子が当該専用の信号線に直接に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２-１５９１３号公報
【特許文献２】特開２０１１-１７４９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の放射線検出装置では、放射線画像を取得するための画素の信号と放射線を検知するための画素の信号とを同じ信号線を介して読み出す。したがって、該信号線の寄生容量が大きく、放射線を検知するための画素から信号を高速に読み出すことが難しい。そのため、露出の終了などの制御を正確に行うことが難しい。
【０００８】
特許文献２の放射線検出装置では、任意の検知領域に対する放射線の照射を個別に検知するためには、検知領域の個数分の専用の信号線が必要である。特に、放射線の検知のための複数の画素を１つの列に配置した場合に、当該画素の個数分の専用の信号線をその列に配置する必要がある。これは、画素の配列ピッチの増大あるいは画素の感度の低下をもたらす。
【０００９】
本発明は、画素の配列ピッチの増大あるいは画素の感度の低下を抑えながら放射線の照射を高い応答性でモニターするために有利な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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撮像領域に配列された複数の画素を有し、前記複数の画素が、放射線画像の取得のための複数の撮像画素と、放射線の検知のための検知画素とを含む放射線撮像装置に係り、前記放射線撮像装置は、前記複数の列にそれぞれ対応する複数の列信号線と、前記検知画素に対応する検知信号線と、を備え、前記撮像画素は、放射線を電気信号に変換する第１変換素子と、前記第１変換素子と前記複数の列信号線のうちの対応する列信号線との間に配置された第１スイッチと、を含み、前記検知画素は、放射線を電気信号に変換する第２変換素子と、前記第２変換素子と前記検知信号線との間に配置された第２スイッチと、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画素の配列ピッチの増大あるいは画素の感度の低下を抑えながら放射線の照射を高い応答性でモニターするために有利な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。
【図２】放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの構成例を示す図。
【図３】本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の変形例の構成を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の動作を示す図。
【図５】本発明の第１実施形態の放射線撮像装置における撮像画素および検知画素の構成を示す平面図。
【図６】図５のＡ−Ａ’線に沿った断面図（ａ）および図５のＢ−Ｂ’線に沿った断面図（ｂ）。
【図７】検知画素の配置例を示す図。
【図８】本発明の第２実施形態の放射線撮像装置における撮像画素および検知画素の構成を示す平面図。
【図９】本発明の第３実施形態の放射線撮像装置における撮像画素および検知画素の構成を示す平面図。
【図１０】本発明の第３実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。
【図１１】本発明の第４実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。
【図１２】本発明の第４実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。
【図１３】本発明の第５実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。
【図１４】比較例を示す図。
【図１５】本発明の第５実施形態の放射線撮像装置の動作を示す図。
【図１６】本発明の第６実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。
【図１７】本発明の第６実施形態の放射線撮像装置の動作を示す図。
【図１８】本発明の第７実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。
【図１９】本発明の第７実施形態の放射線撮像装置の動作を示す図。
【図２０】本発明の第７実施形態の放射線撮像装置の使用例を示す図。
【図２１】本発明の第８実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。
【図２２】本発明の第８実施形態の放射線撮像装置の動作を示す図。
【図２３】放射線検知システムの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
図１には、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置２００の構成が示されている。放射線撮装置２００は、複数の行および複数の列を構成するように撮像領域ＩＲに配列された複数の画素を有する。該複数の画素は、放射線画像の取得のための複数の撮像画素１０１と、放射線の検知のための検知画素１２１とを含む。該複数の画素は、図６に示されるように支持基板１００に配列されうる。撮像画素１０１は、放射線を電気信号に変換する第１変換素子１０２と、列信号線１０６と第１変換素子１０２との間に配置された第１スイッチ１０３とを含む。検知画素１２１は、放射線を電気信号に変換する第２変換素子１２２と、検知信号線１２５と第２変換素子１２２との間に配置された第２スイッチ１２３とを含む。
【００１５】
第１変換素子１０２および第２変換素子１２２は、放射線を光に変換するシンチレータおよび光を電気信号に変換する光電変換素子とで構成されうる。シンチレータは、一般的には、撮像領域ＩＲを覆うようにシート状に形成され、複数の画素によって共有されうる。あるいは、第１変換素子１０２および第２変換素子１２２は、放射線を直接に光に変換する変換素子で構成されうる。
【００１６】
第１スイッチ１０３および第２スイッチ１２３は、例えば、非晶質シリコンまたは多結晶シリコン（好ましくは多結晶シリコン）などの半導体で活性領域が構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含みうる。
【００１７】
放射線撮像装置２００は、複数の列信号線１０６および複数の駆動線１０４を有する。複数の列信号線１０６は、撮像領域ＩＲにおける複数の列にそれぞれ対応する。つまり、１つの列信号線１０６は、撮像領域ＩＲにおける複数の列のうちの１つに対応する。複数の駆動線１０４は、撮像領域ＩＲにおける複数の行にそれぞれ対応する。つまり、１つの駆動線１０４は、撮像領域ＩＲにおける複数の行のうちの１つに対応する。各駆動線１０４は、行選択部２２１によって駆動される。
【００１８】
第１変換素子１０２の第１電極は、第１スイッチ１０３の第１主電極に接続され、第１変換素子１０２の第２電極は、バイアス線１０８に接続される。ここで、１つのバイアス線１０８は、列方向に延びていて、列方向に配列された複数の変換素子１０２の第２電極に共通に接続される。バイアス線１０８は、電源回路２２６からバイアス電圧Ｖｓを受ける。１つの列を構成する複数の撮像画素１０１の第１スイッチ１０３の第２主電極は、複数の列信号線１０６のうち当該列に対応する列信号線１０６に接続される。１つの行を構成する複数の撮像画素１０１の第１スイッチ１０３の制御電極は、１つの駆動線１０４に接続される。
【００１９】
複数の列信号線１０６は、読出部１３０に接続される。ここで、読出部１３０は、複数の検知部１３２と、マルチプレクサ１３４と、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器）１３６とを含みうる。複数の列信号線１０６のそれぞれは、読出部１３０の複数の検知部１３２のうち対応する検知部１３２に接続される。ここで、１つの列信号線１０６は、１つの検知部１３２に対応する。検知部１３２は、例えば、差動増幅器を含む。マルチプレクサ１３４は、複数の検知部１３２を所定の順番で選択し、選択した検知部１３２からの信号をＡＤ変換器１３６に供給する。ＡＤ変換器１３６は、供給された信号をデジタル信号に変換して出力する。
【００２０】
第２変換素子１２２の第１電極は、第２スイッチ１２３の第１主電極に接続され、第２変換素子１２２の第２電極は、バイアス線１０８に接続される。第２スイッチ１２３の第２主電極は、検知信号線１２５に電気的に接続される。第２スイッチ１２３の制御電極は、駆動線１２４に電気的に接続される。放射線撮像装置２００は、複数の検知信号線１２５を有しうる。１つの検知信号線１２５には、１または複数の検知画素１２１が接続されうる。駆動線１２４は、駆動部２４１によって駆動される。１つの駆動線１２４には、１または複数の検知画素１２１が接続されうる。
【００２１】
検知信号線１２５は、読出部１４０に接続される。ここで、読出部１４０は、複数の検知部１４２と、マルチプレクサ１４４と、ＡＤ変換器１４６とを含みうる。複数の検知信号線１２５のそれぞれは、読出部１４０の複数の検知部１４２のうち対応する検知部１４２に接続されうる。ここで、１つの検知信号線１２５は、１つの検知部１４２に対応する。検知部１４２は、例えば、差動増幅器を含む。マルチプレクサ１４４は、複数の検知部１４２を所定の順番で選択し、選択した検知部１４２からの信号をＡＤ変換器１４６に供給する。ＡＤ変換器１４６は、供給された信号をデジタル信号に変換して出力する。
【００２２】
読出部１４０（ＡＤ変換器１４６）の出力は、信号処理部２２４に供給され、信号処理部２２４によって処理される。信号処理部２２４は、読出部１４０（ＡＤ変換器１４６）の出力に基づいて、放射線撮像装置２００に対する放射線の照射を示す情報を出力する。具体的には、信号処理部２２４は、例えば、放射線撮像装置２００に対する放射線の照射を検知したり、放射線の照射量および／または積算照射量を演算したりする。制御部２２５は、信号処理部２２４からの情報に基づいて、行選択部２２１、駆動部２４１および読出部１３０を制御する。制御部２２５は、信号処理部２２４からの情報に基づいて、例えば、露出（撮像画素１０１による照射された放射線に対応する電荷の蓄積）の開始および終了を制御する。
【００２３】
図２には、放射線撮像装置２００を含む放射線撮像システムの構成が例示されている。放射線撮像システムは、放射線撮像装置２００の他、コントローラ１００２、インターフェース１００３、放射線源インターフェース１００４、放射線源１００５を備えている。
【００２４】
コントローラ１００２には、線量Ａ、照射時間Ｂ（ｍｓ）、管電流Ｃ（ｍＡ）、管電圧Ｄ（ｋＶ）、放射線をモニターすべき領域である放射線検知領域（ＲＯＩ）などの情報が入力されうる。入力された情報は、インターフェース１００３を介して、放射線撮像装置２００に送られる。放射線源１００５に付属された爆射スイッチが操作されると、放射線源１００５から放射線が放射される。放射線撮像装置２００は、例えば、放射線検知領域（ＲＯＩ）に配置された検知画素１２１を用いて、放射線の照射を検知する為の検知動作を行い、放射線の照射の開始タイミングを検知する。次に、放射線撮像装置２００の制御部２２５は、例えば、放射線検知領域（ＲＯＩ）に配置された検知画素１２１から読み出された信号の積分値が線量Ａ’に到達したら、インターフェース１００３を介して放射線源インターフェース１００４に曝射停止信号を送る。これに応答して、放射線源インターフェース１００４は、放射線源１００５に放射線の放射を停止させる。ここで、線量Ａ’は、線量Ａ、放射線照射強度、各ユニット間の通信ディレイ、処理ディレイ等に基づいて、制御部２２５によって決定されうる。放射線の照射時間が照射時間Ｂに達した場合は、放射線源１００５は、爆射停止信号の有無にかかわらず、放射線の照射を停止する。
【００２５】
第１実施形態では、検知画素１２１が存在する箇所は、画像情報を読み出すことができないが、検知画素１２１の周囲の撮像画素１０１の出力を用いて補間処理を行うことで、検知画素１２１が存在する箇所の画像情報を得ることができる。
【００２６】
図１に示された構成例では、撮像画素１０１からの信号と検知画素１２１からの信号とが別個の読出部１３０、１４０によって読み出されるが、図３に例示されるように、共通の読出部１４０によって読み出されてもよい。
【００２７】
図４には、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置２００の動作が例示されている。以下の説明において、撮像画素１０１を駆動する駆動線１０４に印加される信号をＶｇ１〜Ｖｇｎとし、検知画素１２１を駆動する駆動線１２４に印加される信号をＶｄ１〜Ｖｄｎとする。第１スイッチ１０３、第２スイッチ１２３は、ゲートに供給される信号がハイレベルであるときに導通状態となり、ゲートに供給される信号がローレベルであるときに非導通状態となる。
【００２８】
期間Ｔ１は、放射線の照射の開始を待つ期間である。具体的には、放射線撮像装置２００の電源が投入され、放射線画像の撮像が可能な状態となってから放射線源１００５の曝射スイッチが操作され、放射線の照射が検知されるまでが期間Ｔ１である。
【００２９】
期間Ｔ１では、Ｖｄ１〜Ｖｄｎがハイレベルに固定され、検知画素１２１の第２スイッチ１２３が導通状態に固定される。検知画素１２１から読出部１４０によって読み出された信号は、信号処理部２２４で処理され、放射線の照射の開始が検知される。放射線の照射の開始が検知されると、期間Ｔ２に移行する。期間Ｔ１では、変換素子１０２において発生するダーク電流を除去するために、変換素子１０２を定期的に定電位にリセットすることが望ましい。この例では、各駆動線１０４の電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｎが順次にハイレベルにされ、変換素子１０２を定電圧に固定された列信号線１０６に電気的に接続する。これによって、ダーク電流による電荷が変換素子１０２に長時間にわたって蓄積されることが防止される。期間Ｔ１の長さは、撮影手法・条件等により大きく異なるが、例えば、数ｓｅｃ〜数ｍｉｎでありうる。
【００３０】
期間Ｔ２は、放射線が照射されている期間である。一例として、期間Ｔ２は、放射線の照射の開始が検知されてから放射線の曝射量が最適線量となるまでの期間である。期間Ｔ２は、放射線の照射量をモニターする期間であるとも言える。期間Ｔ２では、Ｖｄ１〜Ｖｄｎが断続的にハイレベルにされ、検知画素１２１の第２スイッチ１２３が断続的に導通状態にされる。
【００３１】
検知画素１２１から読出部１４０によって読み出された信号は、信号処理部２２４で処理され、線量が検知される。期間Ｔ２では、各駆動線１０４に印加される信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎがローレベルにされる。これにより、撮像画素１０１の第１変換素子１０２では、発生した電荷が蓄積される。期間Ｔ２の長さは、撮影手法・条件等により大きく異なるが、例えば、１ｍｓｅｃ〜数百ｍｓｅｃ程度でありうる。
【００３２】
制御部２２５は、放射線検知領域（ＲＯＩ）に配置された検知画素１２１から読み出された信号の積分値が線量Ａ’に到達したら放射線撮像装置２００の動作を期間Ｔ３に移行させる。また、このとき、制御部２２５は、インターフェース１００３を介して放射線源インターフェース１００４に曝射停止信号を送る。
【００３３】
期間Ｔ３は、放射線の照射が終了した後に、放射線により撮像画素１０１に蓄積された信号を読み出す期間である。期間Ｔ３では、Ｖｄ１〜Ｖｄｎがローレベルにされる。期間Ｔ３では、検知信号線１２５がフローティングになることを防ぐために、検知信号線１２５を固定電位に接続することが好ましいい。
【００３４】
期間Ｔ３では、複数の行を走査するために、Ｖｇ１〜Ｖｇｎが順次にハイレベルにされる。撮像画素１０１に蓄積された信号は、読出部１４０によって読み出される。この例では、各撮像画素１０１における蓄積時間が一定となるように、期間Ｔ１において最後にハイレベルが印加された行に応じて、最初にハイレベルが印加される行が決定される。図４では、期間Ｔ１において最後にハイレベルが印加された行がＶｇ１に対応する行であるので、期間Ｔ３では、Ｖｇ２に対応する行から順にハイレベルが印加される。
【００３５】
第１実施形態では、検知画素１２１の変換素子である第２変換素子１２２が接続された検知信号線１２５は、撮像画素１０１から信号を読み出すための列信号線１０６とは別個に設けられた信号線であるので、撮像画素１０１が接続されていない。したがって、検知信号線１２５の寄生容量を小さくすることができ、これにより、放射線の照射を高い応答性でモニターすることができる。
【００３６】
また、第１実施形態では、検知画素１２１のスイッチである第２スイッチ１２３を設けることによって、検知信号線１２５の本数を少なくしながら検知画素１２１ごとに放射線の照射を検知することができる。ここで、検知画素１２１ごと、あるいは、少なくとも１つの検知画素１２１を含む放射線検知領域（ＲＯＩ）ごとに放射線を検知することができる構成は、より適切な線量制御および露出制御の実現に寄与する。
【００３７】
図５は、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置２００における撮像画素１０１および検知画素１２１の構成を示す平面図である。ここで、平面図は、放射線撮像装置２００の撮像領域ＩＲに平行な面への正投影と等価である。図６（ａ）は、図５のＡ−Ａ’線に沿った断面図、図６（ｂ）は、図５のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。
【００３８】
図５および図６（ａ）に例示されるように、検知画素１２１は、第２変換素子１２２と、第２スイッチ１２３とを含む。第２変換素子１２２は、この例では、不図示のシンチレータによって放射線から変換された光を電荷に変換し蓄積する。ただし、第２変換素子１２２は、放射線を直接に電荷に変換するように構成されてもよい。第２スイッチ１２３は、第２変換素子１２２に蓄積された電荷に応じた電気信号を出力するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む。第２変換素子１２２は、例えば、ＰＩＮ型のフォトダイオード１５４でありうる。第２変換素子１２２は、第２スイッチ１２３を介して、検知信号線１２５と接続される。第２変換素子１２２は、ガラス基板等の絶縁性の支持基板１００の上に配置された第２スイッチ１２３の上に層間絶縁層１２９を挟んで配置されうる。第２変換素子１２２は、例えば、第１電極１５１、ＰＩＮフォトダイオード１５４、第２電極１５７で構成されうる。
【００３９】
第２変換素子１２２の上には、保護膜１５８、第２層間絶縁層１５９、バイアス線１０８、保護膜１６０が順に配置されている。保護膜１６０の上には、不図示の平坦化膜およびシンチレータが配置されている。第２電極１５７は、コンタクトホールを介してバイアス線１０８に接続されている。第２電極１５７には、光透過性を有するＩＴＯが用いられ、不図示のシンチレータで放射線から変換された光が透過可能な構成となっている。
【００４０】
図５および図６（ｂ）に例示されるように、撮像画素１０１は、第１変換素子１０２と、第１スイッチ１０３とを含む。第１変換素子１０２は、第２変換素子１２２と同様に、不図示のシンチレータによって放射線から変換された光を電荷に変換し蓄積する。ただし、第１変換素子１０２は、放射線を直接に電荷に変換するように構成されてもよい。第１スイッチ１０３は、第１変換素子１０２に蓄積された電荷に応じた電気信号を出力するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む。第１変換素子１０２は、例えば、ＰＩＮ型のフォトダイオード１５４でありうる。第１変換素子１０２は、第１スイッチ１０３を介して、列信号線１０６と接続される。第１変換素子１０２は、ガラス基板等の絶縁性の支持基板１００の上に配置された第１スイッチ１０３の上に層間絶縁層１２９を挟んで配置されうる。第１変換素子１０２は、例えば、第１電極１５１、ＰＩＮフォトダイオード１５４、第２電極１５７で構成されうる。第１変換素子１０２、第２変換素子１２２は、例えば、ＭＩＳ型のセンサによって構成されてもよい。
【００４１】
図７には、検知画素１２１の配置例が示されている。なお、符号が付されていない画素は、撮像画素である。図７に示された配置例では、４つの放射線検知領域ＲＯＩが設けられている。各放射線検知領域ＲＯＩは、１２個の画素で構成され、それらのうちの２個の画素が検知画素１２１であり、他の１０個の画素が撮像画素である。ただし、これは一例に過ぎず、例えば、放射線検知領域ＲＯＩが５０ｘ５０画素の領域を有し、それらのうちの５ｘ５画素が検知画素１２１であるなど、検知画素１２１の配置および放射線検知領域ＲＯＩの構成は、用途に応じて自由になされうる。
【００４２】
図７に示された例では、１つの駆動線１２４と１つの検知信号線１２５との選択によって１つの検知画素１２１を指定することができる。例えば、Ｖｄｍがハイレベルにされることによって検知信号線１２５ａ、１２５ｃに接続された検知画素１２１から検知信号線１２５ａ、１２５ｃに信号が出力され、読出部１４０によって、検知信号線１２５ａ、１２５ｃから個別に信号を読み出すことができる。したがって、放射線検知領域ＲＯＩの中の複数の検知画素１２１の出力を個別にモニターすることができる。換言すると、各放射線検知領域ＲＯＩを複数のブロックに分割して照射線量をモニターすることができる。
【００４３】
他の例では、放射線検知領域ＲＯＩの中の複数の検知画素１２１を１本の検知信号線１２５に接続してもよい。
【００４４】
図８は、本発明の第２実施形態の放射線撮像装置２００における撮像画素１０１および検知画素１２１の構成を示す平面図である。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図８に例示されているように、第２実施形態では、撮像領域ＩＲに平行な面への正投影において、検知信号線１２５と第１変換素子１０２とが重ならず、かつ、検知信号線１２５と第２変換素子１２２とが重ならない構成を有する。したがって、第２実施形態では、検知信号線１２５の寄生容量を小さくすることができ、これによって検知信号線１２５を介して検知画素１２１から信号を読み出す速度を向上させることができる。
【００４５】
また、第２実施形態では、検知信号線１２５に対する撮像画素１０１の第１変換素子１０２の第１電極１５１（図６参照）の電位変動の影響を低減することができる。具体的には、放射線が照射されている間は、撮像画素１０１の第１変換素子１０２の第１電極１５１の電位は、電荷の蓄積によって変動する。よって、検知信号線１２５と撮像画素１０１の第１変換素子１０２の第１電極１５１との間では、それらの間の寄生容量によって、クロストークが起こりうる。そこで、第２実施形態では、撮像領域ＩＲに平行な面への正投影において、検知信号線１２５と第１変換素子１０２とが重ならず、かつ、検知信号線１２５と第２変換素子１２２とが重ならない構成が採用されている。この構成によれば、検知信号線１２５と第１電極１５１との間の寄生容量が低減され、クロストークが低減される。
【００４６】
第２実施形態では、検知信号線１２５が配置された列の撮像画素１０１の第１変換素子１０２は、検知信号線１２５が配置されない列の撮像画素１０１の第１変換素子１０２より小さくなりうる。しかし、これによる影響は、読出部１３０の検知部１３２のゲインを調整すること、あるいは、放射線撮像装置２００から出力される画像を補正することによって、低減することができる。
【００４７】
図９は、本発明の第３実施形態の放射線撮像装置２００における撮像画素１０１および検知画素１２１の構成を示す平面図である。第３実施形態として言及しない事項は、第１または第２実施形態に従いうる。図９に例示されているように、第３実施形態の放射線撮像装置２００は、ダミー検知信号線１９５および／またはダミー駆動線１９４を有する。
【００４８】
ダミー検知信号線１９５は、撮像領域ＩＲにおける検知信号線１２５が配置されていない列に配置される。即ち、撮像領域ＩＲを構成する複数の列のうちの一部は、列信号線１０６および検知信号線１２５が配置された列である。そして、撮像領域ＩＲを構成する複数の列のうちの残りは、列信号線１０６と、第１スイッチ１０３および第２スイッチ１２３のいずれとも接続されていないダミー検知信号線１９５と、が配置された列である。
【００４９】
ダミー駆動線１９４は、撮像領域ＩＲにおける駆動線１２４が配置されていない行に配置される。即ち、撮像領域ＩＲを構成する複数の行のうちの一部は、第１スイッチ１０３を駆動するための駆動線１０４と第２スイッチ１２３を駆動するための駆動線１２４とが配置された行である。そして、撮像領域ＩＲを構成する複数の行のうちの残りは、第１スイッチ１０３を駆動するための駆動線１０４と第１スイッチ１０３および第２スイッチ１２３のいずれとも接続されていないダミー駆動線１９４とが配置された行である。
【００５０】
ダミー検知信号線１９５および／またはダミー駆動線１９４を設けることによって、複数の撮像画素１０１において、第１変換素子１０２の容量を均一化することができる。これによってアーチファクトを低減することができる。ダミー検知信号線１９５およびダミー駆動線１９４は、フローティング状態であると、電位が変動しうるので、固定電位が与えられることが好ましい。
【００５１】
ダミー検知信号線１９５および／またはダミー駆動線１９４は、放射線の照射の開始を検知するために利用されてもよい。これは、ダミー検知信号線１９５および／またはダミー駆動線１９４に現れる電気信号、例えば、電流または電圧の変化を検知することによってなされうる。図１０には、ダミー検知信号線１９５およびダミー駆動線１９４を放射線の照射の開始を検知するために利用した構成が例示されている。図１０に示された例では、複数のダミー検知信号線１９５および複数のダミー駆動線１９４が相互に接続され共通の検知線ＳＬを介して検知部１４８に接続されている。複数のダミー検知信号線１９５および複数のダミー駆動線１９４は、例えば、撮像領域ＩＲの外側の領域において相互に接続されうる。
【００５２】
ダミー検知信号線１９５およびダミー駆動線１９４と第１変換素子１０２の第１電極１５１との間には、寄生容量が形成される。よって、ダミー検知信号線１９５およびダミー駆動線１９４と第１変換素子１０２の第１電極１５１とは、この寄生容量によって容量結合され、放射線の照射が開始されると、第１電極１５１の電位の変化に応じて検知線ＳＬに電流が流れる。検知部１４８は、検知線ＳＬを流れる電流に基づいて放射線の照射の開始を検知する。複数のダミー検知信号線１９５および複数のダミー駆動線１９４を共通の検知線ＳＬに接続することによって、放射線撮像装置２００に対する放射線の照射の開始を検知する感度を向上させることができる。また、検知線ＳＬを利用して検知部１４８によって放射線の開始の検知する動作と、検知画素１２１を利用して放射線検知領域ＲＯＩごとに検知部１４２によって放射線の照射の開始を検知する動作とを併用してもよい。これによって放射線の照射の開始の検知精度を向上させることができる。
【００５３】
図１１は、本発明の第４実施形態の放射線撮像装置２００の構成を示す図である。図１２は、本発明の第４実施形態の放射線撮像装置２００における撮像画素１０１および検知画素１２１の構成を示す平面図である。第４実施形態として言及しない事項は、第１乃至第３実施形態に従いうる。
【００５４】
第４実施形態では、撮像領域ＩＲは、格子を構成するように配列された複数の単位領域からなる。該複数の単位領域は、撮像画素１０１および検知画素１２１のうち撮像画素１０１のみを含む単位領域と、撮像画素１０１’および検知画素１２１’の双方を含む単位領域とで構成される。つまり、第１乃至第３実施形態では、撮像画素が有しない単位領域が存在するが、第４実施形態では、全ての単位領域が撮像画素１０１または１０１’を有する。撮像画素１０１’は、第１変換素子１０２’と第１スイッチ１０３’とを含む。検知画素１２１’は、第２変換素子１２２’と第２スイッチ１２３’とを含む。
【００５５】
撮像画素１０１の第１変換素子１０２と撮像画素１０１’の第１変換素子１０２’とは大きさが異なるので、撮像画素１０１と撮像画素１０１’との間には感度差が存在しうる。しかし、この感度差による影響は、読出部１３０の検知部１３２のゲインを調整すること、あるいは、放射線撮像装置２００から出力される画像を補正することによって、低減することができる。
【００５６】
図１３〜図１５を参照して本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態は、読出部１４０の構成および動作の具体例を提供する。図１３には、読出部１４０の構成例が示されている。図１４には、比較例が示されている。図１５には、第５実施形態の読出部１４０の動作例が示されている。
【００５７】
読出部１４０の検知部１４２は、増幅回路ＡＭＰと、保持容量ＨＣと、サンプリングスイッチＳＷとを含む。増幅回路ＡＭＰは、第１入力端子、第２入力端子および出力端子を有する差動増幅器ＤＡと、該第１入力端子と該出力端子との間に並列に設けられた帰還容量ＣｆおよびリセットスイッチＲＳとを含む。該第１入力端子には、検知信号線１２５が接続され、該第２端子には基準電位ＲＥＦが供給される。サンプリングスイッチＳＷは、差動増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子と保持容量ＨＣとの間に配置されている。ＶＡは、検知画素１２１の第２電極１５１の電位、ＶＢは、差動増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子の電位である。図１４、図１５中の「駆動信号」は、駆動線１２４に印加される信号である。
【００５８】
放射線の照射中（図４における期間Ｔ２）は、撮像画素１０１の第２電極１５１の電位が変動する。これに伴って、第２電極１５１と検知信号線１２５との間の寄生容量を介したクロストークによって、検知信号線１２５の電位が変化する。したがって、図１４（比較例）に例示されるように、差動増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子の電位ＶＢも変動する。図１４において、「クロストーク成分」は、クロストークによる検知信号線１２５の電位変化に対応するＶＢの変化を示している。また、「放射線成分」は、第２スイッチ１２３を導通することによる検知信号線１２５の電位変化（つまり、第２変換素子１２２に蓄積された電荷）に対応するＶＢの変化を示している。サンプリング信号ＳＨをハイレベルにしてサンプリングスイッチＳＷを導通させることによって保持容量ＨＣに蓄積される信号は、「クロストーク成分」および「放射線成分」を含むことになる。
【００５９】
以下、図１５を参照しながらクロストークの影響を低減するための動作を説明する。まず、時刻ｔ０でリセット信号ΦＲがハイレベルにされ、リセットスイッチＲＳが導通状態にされる。これによって、ＶＢが基準電位ＲＥＦにリセットされる。リセット信号ΦＲがローレベルにされてリセットスイッチＲＳが非導通状態になった瞬間（時刻ｔ１）から、ＶＢがクロストークによって変化し始める。
【００６０】
次に、サンプリング信号ＳＨをローレベルからハイレベルにし、更にハイレベルからローレベルにすることによって保持容量ＨＣにサンプリングを行う（〜時刻ｔ２）。これによって、クロストーク成分に相当する信号Ｓ１が保持容量ＨＣに保持される。信号Ｓ１は、マルチプレクサ１４４およびＡＤ変換器１４６を介して出力される。
【００６１】
次に、時刻ｔ３でリセット信号ΦＲがハイレベルにされ、リセットスイッチＲＳが導通状態にされる。これによって、ＶＢが基準電位ＲＥＦにリセットされる。リセット信号ΦＲがローレベルにされてリセットスイッチＲＳが非導通状態になった瞬間（時刻ｔ４）から、ＶＢが再びクロストークによって変化し始める。
【００６２】
次に、時刻ｔ５〜ｔ６において、駆動線１２４の電位をハイレベルにすることによって、第２スイッチ１２３を導通状態とする。このとき、第２変換素子１２２に蓄積されていた電荷の量に応じてＶＢが変化する。また、第２スイッチ１２３が導通状態となっている状態でも、放射線は当り続けているので、Ｖｂの電位は、クロストークによって変化し続ける。
【００６３】
次に、サンプリング信号ＳＨをローレベルからハイレベルにし、更にハイレベルからローレベルにすることによって保持容量ＨＣにサンプリングを行う（〜時刻ｔ７）。これによって、クロストーク成分および放射線成分に相当する信号Ｓ２が保持容量ＨＣに保持される。信号Ｓ２は、マルチプレクサ１４４およびＡＤ変換器１４６を介して出力される。
【００６４】
時刻ｔ３〜ｔ４の期間にリセットスイッチＲＳを導通させて、検知信号線１２５の電位を基準電位ＲＥＦにリセットすることによって、信号Ｓ１におけるクロストーク成分と信号Ｓ２におけるクロストーク成分とが非常に近い値となる。したがって、信号処理部２２４が信号Ｓ２と信号Ｓ１との差分を演算することによって正味の放射線成分(放射線の照射量）を検出すること、即ちクロストーク成分を低減することができる。ここで、図１５におけるＴＴ１とＴＴ２とを等しくすることによって、信号Ｓ１におけるクロストーク成分と信号Ｓ２におけるクロストーク成分との差を小さくすることができる。
【００６５】
ここで、信号Ｓ１は、検知信号線１２５の電位を基準電位ＲＥＦにリセットした後に第２スイッチ１２３を導通させない状態で検知信号線１２５に現れる信号である。信号Ｓ２は、検知信号線１２５の電位を基準電位ＲＥＦにリセットした後に第２スイッチ１２３を導通させることによって検知信号線１２５に現れる信号である。
【００６６】
以上のようにクロストーク成分を除去することによって放射線の照射量を高い精度で検知することができる。特に、放射線の照射の開始の検知、放射線の積算照射量（線量）の検知などでは、短時間で信号を読み出す必要があることから、信号値が小さい。そのため、クロストーク成分を除去する意義は非常に大きい。
【００６７】
上記の例は、信号処理部２２４において信号Ｓ１と信号Ｓ２との差分を演算する例であるが、読出部１４０の中に差動回路を配置し、読出部１４０の中で信号Ｓ１と信号Ｓ２との差分の信号を取得してもよい。
【００６８】
図１５に示された例では、信号Ｓ１と信号Ｓ２とをサンプリングするために、リセットスイッチＲＳをｔ０〜ｔ１の期間とｔ３〜ｔ４の期間とで導通状態にする。ここで、リセットスイッチＲＳを非導通状態にした瞬間に確定するＫＴＣノイズは、信号Ｓ１と信号Ｓ２との差分を演算することでは除去できない。しかし、列信号線１０６とは異なる検知信号線１２５を設けることにより、検知信号線１２５の寄生容量を小さくすることができるので、ＫＴＣノイズを小さくすることができる。
【００６９】
図１６、図１７を参照して本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態は、読出部１４０の構成および動作の他の具体例を提供する。図１６には、読出部１４０の構成例が示されている。図１７には、第６実施形態の読出部１４０の動作例が示されている。
【００７０】
第６実施形態では、検知部１４２は、増幅回路ＡＭＰのほかに、第１サンプリングスイッチＳＷ１、第２サンプリングスイッチＳＷ２、第１保持容量ＨＣ１、第２保持容量ＨＣ２を有する。
【００７１】
まず、時刻ｔ０でリセット信号ΦＲがハイレベルにされ、リセットスイッチＲＳが導通状態にされる。これによって、ＶＢが基準電位ＲＥＦにリセットされる。リセット信号ΦＲがローレベルにされてリセットスイッチＲＳが非導通状態になった瞬間（時刻ｔ１）から、ＶＢがクロストークによって変化し始める。
【００７２】
次に、第１サンプリング信号ＳＨ１をローレベルからハイレベルにし、更にハイレベルからローレベルにすることによって第１保持容量ＨＣ１にサンプリングを行う（〜時刻ｔ２）。これによって、時刻ｔ２におけるクロストーク成分に相当する信号Ｓ１が第１保持容量ＨＣ１に保持される。
【００７３】
次に、第２サンプリング信号ＳＨ２をローレベルからハイレベルにし、更にハイレベルからローレベルにすることによって第２保持容量ＨＣ２にサンプリングを行う（〜時刻ｔ３）。これによって、時刻ｔ３におけるクロストーク成分に相当する信号Ｓ１’が第２保持容量ＨＣ２に保持される。信号Ｓ１、Ｓ１’は、マルチプレクサ１４４およびＡＤ変換器１４６を介して出力される。信号Ｓ１’と信号Ｓ１との差分Ｓ１”は、期間ＴＴ１におけるクロストーク成分に相当する。また、この差分Ｓ１”は、リセットスイッチＲＳを非導通状態にした後における２回のサンプリングの結果の差分であるので、ＫＴＣノイズが除去されている。
【００７４】
次に、時刻ｔ４でリセット信号ΦＲがハイレベルにされ、リセットスイッチＲＳが導通状態にされる。これによって、ＶＢが基準電位ＲＥＦにリセットされる。リセット信号ΦＲがローレベルにされてリセットスイッチＲＳが非導通状態になった瞬間（時刻ｔ５）から、ＶＢが再びクロストークによって変化し始める。
【００７５】
次に、第１サンプリング信号ＳＨ１をローレベルからハイレベルにし、更にハイレベルからローレベルにすることによって第１保持容量ＨＣ１にサンプリングを行う（〜時刻ｔ６）。これによって、時刻ｔ６におけるクロストーク成分に相当する信号Ｓ２が第１保持容量ＨＣ１に保持される。
【００７６】
次に、ｔ７〜ｔ８の期間において、駆動線１２４の電位をハイレベルにすることによって、第２スイッチ１２３を導通状態とする。このとき、第２変換素子１２２に蓄積されていた電荷の量に応じてＶＢが変化する。また、第２スイッチ１２３が導通状態となっている状態でも、放射線は当り続けているので、Ｖｂの電位は、クロストークによって変化し続ける。
【００７７】
次に、第２サンプリング信号ＳＨ２をローレベルからハイレベルにし、更にハイレベルからローレベルにすることによって第２保持容量ＨＣ２にサンプリングを行う（〜時刻ｔ９）。これによって、時刻ｔ９におけるクロストーク成分に相当する信号Ｓ２’が第２保持容量ＨＣ２に保持される。信号Ｓ２、Ｓ２’は、マルチプレクサ１４４およびＡＤ変換器１４６を介して出力される。信号Ｓ２’と信号Ｓ２との差分Ｓ２”は、期間ＴＴ２におけるクロストーク成分および放射線成分に相当する。また、この差分Ｓ２”は、リセットスイッチＲＳを非導通状態にした後における２回のサンプリングの結果の差分であるので、ＫＴＣノイズが除去されている。
【００７８】
時刻ｔ４〜ｔ５の期間にリセットスイッチＲＳを導通させて、検知信号線１２５の電位を基準電位ＲＥＦにリセットすることによって、差分Ｓ１”におけるクロストーク成分と差分Ｓ２”におけるクロストーク成分とが非常に近い値となる。したがって、信号処理部２２４が差分Ｓ２”と差分Ｓ１”との差分を演算することによって正味の放射線成分(放射線の照射量）を検出すること、即ちクロストーク成分を低減することができる。また、差分Ｓ１”、Ｓ２”がＫＴＣノイズを含まないので、差分Ｓ２”と差分Ｓ１”との差分もＫＴＣノイズを含まない。ここで、図１７におけるＴＴ１とＴＴ２とを等しくすることによって、差分Ｓ１”におけるクロストーク成分と差分Ｓ２”におけるクロストーク成分との差を小さくすることができる。
【００７９】
上記の例は、信号処理部２２４において信号の差分を演算する例であるが、読出部１４０の中に差動回路を配置し、読出部１４０の中で信号の差分の信号を取得してもよい。
【００８０】
ここで、差分Ｓ１”は、検知信号線１２５の電位を基準電位ＲＥＦにリセットした後に第２スイッチ１２３を導通させない状態で検知信号線１２５に現れる信号の変化量である。差分Ｓ２”は、と、検知信号線１２５の電位を基準電位ＲＥＦにリセットした後に第２スイッチ１２３を非導通状態から導通状態に変化させたときに検知信号線１２５に現れる信号の変化量である。
【００８１】
図１８、図１９を参照して本発明の第７実施形態を説明する。図１８には、第７の実施形態の放射線撮像装置の構成が示されている。第７の実施形態の放射線撮像装置２００は、複数の行および複数の列を構成するように撮像領域ＩＲに配列された複数の画素を有する。該複数の画素は、放射線画像の取得のための複数の撮像画素１０１と、放射線の検知のための検知画素１２１とを含む。該複数の画素は、支持基板１００に配列されうる。撮像画素１０１は、放射線を電気信号に変換する第１変換素子１０２と、列信号線１０６と第１変換素子１０２との間に配置された第１スイッチ１０３とを含む。検知画素１２１は、放射線を電気信号に変換する第２変換素子１２２と、検知信号線１２５と第２変換素子１２２との間に配置された第２スイッチ１２３と、列信号線１０６と第２変換素子１２２との間に配置された第３スイッチ１２６を含む。
【００８２】
第７実施形態では、検知画素１２１を、放射線の検出用に使用するか、画像取得用に使用するかを、撮像ごとに選択することができる。
【００８３】
放射線の検知を行う場合、撮像する部位に応じて、放射線をモニターすべき領域である放射線検知領域（ＲＯＩ）が変わりうる。その為、放射線検知領域（ＲＯＩ）に配置されていない検知画素１２１は、画像信号を検出するために使用することができる。
【００８４】
コントローラ１００２に入力された情報に基づいて、撮像を行う前に、放射線をモニターすべき領域である放射線検知領域（ＲＯＩ）が決定され、その情報が、インターフェース１００３を介して、放射線撮像装置２００に送られる。そして、ＲＯＩに配置された検知画素１２１と、ＲＯＩ以外に配置された検知画素１２１とで、動作方法を変えることで、それらの検知画素１２１に異なる機能を持たせる。
【００８５】
図１９には、本発明の第７実施形態の動作が例示されている。図１９(ａ)には、検知画素１２１が放射線の検出用に使用される場合の動作が示され、図１９(ｂ)には、検知画素１２１が画像取得用に使用される場合の動作が示されている。
【００８６】
期間Ｔ１は、第１実施形態を示す図４と同じく、放射線の照射の開始を待つ期間である。期間Ｔ１では、検知画素１２１の動作は、放射線の検知用に使用される場合と画像取得用に使用される場合とで異ならない。期間Ｔ１では、撮像画素１０１の変換素子１０２において発生するダーク電流を除去するために、各第１駆動線１０４の電圧Ｖｇが定期的にハイレベルにされる。これにより、変換素子１０２は、定電圧に固定された列信号線１０６に電気的に接続される。この動作によって、ダーク電流による電荷が変換素子１０２に長時間にわたって蓄積されることが防止される。また、放射線の照射の開始を検知するために、期間Ｔ１では、検知画素１２１を駆動する第２駆動線１２４の電圧Ｖｄがハイレベルに固定され、検知画素１２１の第２スイッチ１２３が導通状態に固定される。検知画素１２１から読出部１４０によって読み出された信号は、信号処理部２２４で処理され、放射線の照射の開始が検知される。放射線の照射の開始が検知されると、期間Ｔ２に移行する。
【００８７】
期間Ｔ２は、第１実施形態の図４と同じく、放射線が照射されている期間である。期間Ｔ２は、放射線の照射量を検出する期間でもある。期間Ｔ２以降は、検知画素１２１の動作は、放射線の検知用に使用される場合と画像取得用に使用される場合とで異なる。
【００８８】
放射線の検出に使用される検知画素１２１は、図１９(ａ)に示されように、期間Ｔ２において、放射線照射中に、対応する第２駆動線１２４が断続的にハイレベルにされることによって第２スイッチ１２３が導通状態にされる。この動作により、検知画素１２１の変換素子１２２で変換された電気信号、即ち放射線の照射量に応じた信号が、第２スイッチ１２３および検知信号線１２５を介して読出部１４０によって読み出される。制御部２２４は、読み出された信号に基づいて、放射線の照射量が最適な照射量に到達した段階で、インターフェース１００３を介して放射線源インターフェース１００４に曝射停止信号を送る。
【００８９】
期間Ｔ３において、第１駆動線１０４がハイレベルにされた段階で信号が読出部１３０によって読み出される。ここで、期間Ｔ２において検知画素１２１の変換素子１２２の信号は読み出されている。よって、期間Ｔ３では、検知画素１２１の変換素子１２２の信号については、期間Ｔ２での読出の後に変換素子１２２に蓄積された電荷に相当する信号のみが第３スイッチ１２６および列信号線１０６を介して読出部１３０によって読み出される。
一方、画像取得用に使用される検知画素１２１は、図１９(ｂ)に示されるように、期間Ｔ２において、対応する第２駆動線１２４がハイレベルに駆動されない。したがって、画像取得用に使用される検知画素１２１では、変換素子１２２で発生した電荷が保存されている。したがって、画像の読出期間である期間Ｔ３において、第１駆動線１０４がハイレベルに駆動され第３スイッチ１２６が導通することによって、列信号線１０６を介して読出部１３０によって信号が読み出される。
【００９０】
以上のように、第７実施形態では、検知画素１２１は、放射線の検出用の画素として使用することもできるし、画像の取得用の画素として使用することもできる。したがって、撮像部位に応じて放射線検出用として使用する必要が無いと判定された検知画素１２１は、画像取得用の駆動を行うことで、検知画素１２１の画素部からも画像信号を得ることができる。検知画素１２１から画像取得用の信号を読み出さない場合には検知画素１２１の周りの撮像画素１０１の画像信号に基づいて検知画素１２１の位置における信号を生成する必要がある。しかし、第７実施形態では、画像取得用の駆動方法を行った検知画素１２１から真の信号を読み出すことが可能である。
【００９１】
検知画素１２１を放射線検出用に使用する場合も、放射線を停止されるべきタイミングの検知の後に、実際に放射線が停止されるまでの間に照射された放射線量に応じた信号を第３スイッチ１２６、信号線１０６を介して読出部１３０によって読み出すことができる。この信号量も画像の復元に寄与させることができる為、周囲の画素のみの信号を用いて実際の信号量を予測するよりも、精度良く信号量の予測が可能となる。
【００９２】
また、第７実施形態では、検知画素１２１を画像取得用に使用するか、放射線検出用に使用するかを自由に選択できるため、放射線照射中において、放射線検出量に応じて、放射線検出用に使用する画素数を増やすことも可能である。
【００９３】
図２０を用いて放射線照射中に放射線検出用に使用する画素数を増やす例を示す。なお、Ａ画素およびＢ画素は、検知画素１２１である。図２０(ａ)における時間０〜ｔＡの期間は、例えば、図２０（ｂ）におけるＡ画素のみを放射線検出用に使用している。Ａ画素のみ使用した場合は、図２０(ａ)に示すように、信号量が小さくノイズレベル程度の信号しか得られない場合、放射線量の検出が適正にできない場合がある。その為、例えば図２０（ｂ）におけるＢ画素も放射線照射量の検出に使用する画素に切り替えることで、放射線照射量の検出感度を高くすることができる。図２０(ａ)の時刻ｔＡでは、放射線量の検出に使用する画素を図２０（ｂ）のＡ画素とＢ画素から検出できるようにすることで、検出感度が増加する。そして、時刻ｔＢにおいて、放射線照射量が判定レベルまで達し、照射量の検出を適正に判定可能となる。Ｂ画素を途中から放射線検出用の画素に変更した場合も、Ｂ画素は、それまで放射線照射によって変換素子で発生した電荷を蓄積しているので、放射線照射量を適正に検出することが可能である。
【００９４】
以上のように、放射線の強度に合わせて放射線検出用に使用する画素数を変更（最適化）し、検出感度を調整することで、照射量を適正に検出することができる。検出用に使用する画素数を放射線の照射強度に合わせた最適数に設定することができる構成によれば、不要に放射線検出用に使用する画素１２１を少なくすることができる。そして、画像取得用に使用する画素１２１の数を増やし、より正確な放射線画像を取得することが可能となる。
【００９５】
また、第７実施形態では、放射線照射開始の検知である期間Ｔ１から記載しているが、放射線照射の開始を判定する必要が無い場合は、期間Ｔ２から動作させてもよい。
【００９６】
図２１、図２２を参照して本発明の第８実施形態を説明する。図２１には、本発明の第８の実施形態である放射線撮像装置２００の構成が示されている。第８実施形態では、任意の検知画素１２１を放射線の照射開始の検知、及び、放射線の照射量の検知に使用するかどうかを選択できる。
【００９７】
第７実施形態では、検知画素１２１の第３スイッチ１２６が列信号線１０６に接続されているのに対して、第８実施形態では、第３スイッチ１２６が第２検知信号線１２７に接続されている。第３スイッチ１２６には、第３駆動線１２８が接続されている。また、第２検知信号線１２７は、読出部１４０’に接続されている。読出部１４０’は、複数の検知部１４２’と、マルチプレクサ１４４’と、ＡＤ変換器１４６’とを含みうる。検知部１４２’は、例えば、差動増幅器を含む。マルチプレクサ１４４’は、検知部１４２’からの信号をＡＤ変換器１４６’に供給する。ＡＤ変換器１４６’は、供給された信号をデジタル信号に変換して出力する。
【００９８】
読出部１４０’（ＡＤ変換器１４６’）の出力は、信号処理部２２７に供給され、信号処理部２２７によって処理される。信号処理部２２７は、読出部１４０’（ＡＤ変換器１４６’）の出力に基づいて、放射線撮像装置２００に対する放射線の照射を示す情報を出力する。具体的には、信号処理部２２７は、例えば、放射線撮像装置２００に対する放射線の照射を検知する。制御部２２８は、信号処理部２２７からの情報に基づいて、行選択部２２１および駆動部２４１を制御する。制御部２２８は、信号処理部２２７からの情報に基づいて、例えば、放射線の照射開始の検知を行い、（撮像画素１０１による照射された放射線に対応する電荷の蓄積）の開始を制御する。
【００９９】
図２２を参照しながら第８実施形態の駆動方法を説明する。図２２では、一例として、検知画素１２１ａを放射線の照射開始を検知する画素として使用し、検知画素１２１ｂを放射線量を検知する画素として使用する例が示されている。
【０１００】
期間Ｔ１は、放射線の照射の開始を待つ期間である。具体的には、放射線撮像装置２００の電源が投入され、放射線画像の撮像が可能な状態となってから放射線源１００５の曝射スイッチが操作され、放射線の照射が検知されるまでが期間Ｔ１である。撮像画素１０１の変換素子１０２、及び、撮像のために使用される検知画素１２１ｂの変換素子１２２において発生するダーク電流を除去するために、それらの変換素子１０２、１２２が定期的に定電位にリセットされる。具体的には、各第１駆動線１０４の電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｎが順次にハイレベルにされ、変換素子１０２を定電圧に固定された列信号線１０６に電気的に接続する。また、放射線の開始の検知に使用されない検知画素１２１に接続された第２駆動線１２４の電圧Ｖｄ２が順次にハイレベルにされ、検知画素１２１ｂにおける変換素子１２２を低電圧に固定された第１検知信号線１２５に電気的に接続する。これによって、ダーク電流による電荷が撮像画素１０１の変換素子１０２および検知画素１２１ｂの変換素子１２２に長時間にわたって蓄積されることが防止される。
【０１０１】
一方、放射線の検知に使用される検知画素１２１ａは、期間Ｔ１において、第３駆動線１２８の電圧Ｖａ１がハイレベルに固定され、第３スイッチ１２６が導通状態に固定される。検知画素１２１ａから、第２検知信号線１２７を介して、読出部１４０’によって読み出された信号は、信号処理部２２７で処理され、放射線の照射の開始が検知される。放射線の照射の開始が検知されると、期間Ｔ２に移行する。
【０１０２】
期間Ｔ２においては、放射線照射量の検知に使用される画素１２１ｂに接続された第２駆動線１２４の電圧Ｖｄ１が断続的にハイレベルにされる。これによって、他の実施形態と同様に、放射線照射量の検知がなされ、適正照射量まで達したと判断された段階で、放射線の照射を止め、期間Ｔ３へ移行する。
【０１０３】
期間Ｔ３においては、第１駆動線１０４の電圧Ｖｇ１〜Ｖｇｎが順次にハイレベルにされ、変換素子１０２を定電圧に固定された列信号線１０６に電気的に接続することで、画像信号が読出部１３０によって読み出される。
【０１０４】
第８実施形態によれば、任意の検知画素１２１を放射線照射の開始の検知に使用することができ、また、任意の検知画素１２１を放射線照射量の検知に使用することができる。その為、ある一部の領域のみを放射線照射開始の検知に使用するといった利用が可能となる。
【０１０５】
放射線照射開始の検知においては、ＳＮＲの向上や、高速読み出しが非常に重要である。例えば、第８実施形態を利用して、素抜け部などの放射線が強く当たる部分のみで検知を行うと、感度を確保しながら、検知信号線１２７の寄生容量を低減させることができる。これは、放射線があまり当たらない検知画素１２１は、第２検知信号線１２７に接続されないからである。その為、ノイズ低減や、リセット時間の短縮など、ＳＮＲの向上や、高速読み出しを実現することが可能となる。
【０１０６】
また、第８実施形態では、放射線の照射開始の検知を行う際に、読出部１４０’以外の読出部１３０、及び、読出部１４０を動作させる必要がない。また、画素１２１に蓄積された電荷を、第２検知信号線１２７を利用して、束ねて読み出すことが可能となる。例えば、複数の第２検知信号線を１本に束ねれば、読出部１４０’は多くのＩＣを動作させる必要がなく、放射線開始の検知を行う為の消費電力を抑えることが可能となる。放射線の照射開始までの時間は、使用方法によっては、１０ｍｉｎを超えることもある為、消費電力を抑えることは非常に重要である。
【０１０７】
また、図２２では、検知画素１２１ａを放射線照射開始の検知にのみ使用される例が示されているが、検知画素１２１ａを照射開始の検知に使用した後に、期間Ｔ２において、放射線量の検知に使用することも可能である。  以下、図２３を参照しながら放射線撮像装置２００を放射線検知システムに応用した例を説明する。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、前述の放射線撮像装置２００に代表される放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には被験者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータ２１６は発光し、これを光電変換素子で光電変換して、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手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。
【０１０８】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０１：撮像画素、１２１：検知画素、２００：放射線撮像装置、１０６：列信号線、１２５：検知信号線、１０２：第１変換素子１０２、１０３：第１スイッチ、１２２：第２変換素子、１２３：第２スイッチ、ＩＲ：撮像領域、１２６：第３スイッチ
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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