(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサー素子と、上記電気信号を増幅するアンプトランジスタと、を備え、
上記電気信号による上記アンプトランジスタのゲート電極の電圧変化に基づく上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値を読み出す放射線検出器であって、
上記電流値が予め定められた値となるように、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定するリセット回路が備えられていることを特徴とする放射線検出器。
【請求項２】
上記リセット回路は、オペアンプを備えており、
上記オペアンプの出力は、上記オペアンプの一方の入力端子にフィードバックされ、
上記オペアンプの出力によって上記ゲート電極の電圧の初期値を設定することを特徴とする請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
上記センサー素子と上記アンプトランジスタとを備えたピクセルが、基板上にマトリックス状に複数個配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線検出器。
【請求項４】
上記リセット回路におけるオペアンプは、上記基板上に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の放射線検出器。
【請求項５】
上記基板上には、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定するリセットタイミングを制御するリセット信号と、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値を読み出すタイミングを制御する読出し信号と、を出力する制御信号生成回路が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の放射線検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器、特にＸ線検出器に関し、より詳細には感度の高いＸ線検出機能を備えた放射線検出パネルを実現する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
入射した放射線、特にＸ線の線量に応じた電気信号を出力するセンサー素子としては、Ｘ線を直接電気信号に変換する直接変換型や、Ｘ線をシンチレーターにより光に変換してから光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型のものが用いられている。このようなセンサー素子を、基板（パネル）上に２次元マトリックス状に配置された複数のピクセルの１ピクセル毎に設けたＸ線画像撮像用のパネルが開発されている。このようなパネルでは、各ピクセルの制御に薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ（Thin Film Transistor）素子）が使われている。そして、直接変換型および間接変換型の何れにおいても、Ｘ線の線量に応じて発生した電気信号（電荷）が各ピクセル内の容量に蓄積されるようになっている。
【０００３】
この蓄積された容量を、ＴＦＴ素子を介して、パネルの外部にある増幅器に転送するものをパッシブピクセル型といい、既に、デジタルＸ線撮像装置として広く実用化されている。
【０００４】
一方、特許文献１、非特許文献１および非特許文献２に記載されているように、読出しラインの熱雑音や外部の読出し回路の雑音の影響を軽減できることから、蓄積された容量を、ＴＦＴ素子を増幅素子として使うことで増幅して外部の回路に伝えるアクティブピクセル型と称されるものの開発も行われている。
【０００５】
図１４は、従来のアクティブピクセル型の放射線検出器に備えられたアクティブピクセルと読出し回路の一例を示す図である。
【０００６】
図示されているように、アクティブピクセルにおけるセンサー素子の一端には、センサー素子のバイアス電圧であるＶｓ＿ｂが与えられる。そして、Ｘ線がアクティブピクセルに入射されると電気信号が発生し、上記センサー素子に接続されたアンプトランジスタのゲート電極の電圧が変化する。これは、発生した上記電気信号が、アンプトランジスタのゲート電極に接続された静電容量に蓄積されるためである。したがって、上記アンプトランジスタは、発生した上記電気信号によるゲート電圧の変化を、ドレインソース間の電流変化として出力するようになっている。すなわち、アンプトランジスタは、上記電気信号を増幅するトランジスタであって、その電源電圧はＶｄである。リセットトランジスタは、上記アンプトランジスタのゲート電極と、上記アクティブピクセルの外部から与えられるリセット電圧（Ｖｄ）とを、リセット信号線を介して供給されるリセット信号に基づいて、導通状態あるいは遮断状態に制御する。読出しトランジスタは、上記アンプトランジスタのドレインソース間の電流を上記アクティブピクセルの外部に出力するためのスイッチであり、読出し信号線を介して供給される読出し信号に基づいて、制御される。
【０００７】
そして、上記アクティブピクセルの外部に出力された上記アンプトランジスタのドレインソース間の電流は、積分用アンプと、上記積分用アンプの一方の入力端子（−端子）と上記積分用アンプの出力端子との間に接続されたＣｆ（容量）と、を備えた読出し回路によって読み出され、上記読出し回路はＶｏ（出力電圧）を出力するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−６０７２５号公報（２０１４年４月３日公開）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】K. S. Karim, et al.,“Readout Circuit in Active Pixel Sensors in Amorphous Silicon Technology,”IEEE Electron, Device Letters, Vol.22, No.10, October 2001.
【非特許文献２】K.S.Karim, et.al,, “Amorphous Silicon Active Pixel Sensor Readout Circuit for Digital Imaging,” IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 50, NO. 1, JANUARY 2003
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のアクティブピクセル型の放射線検出器において、一つのアクティブピクセル内や複数のアクティブピクセル間で、アンプトランジスタの閾値電圧や移動度がばらついた場合、アンプトランジスタのゲート電圧の初期値を一律に決めると、アクティブピクセルの外部に出力される上記アンプトランジスタのドレインソース間の電流の初期値がばらつくため、放射線がアクティブピクセルに入射され、センサー素子によって発生した電気信号が蓄積された静電容量によって変動した上記アンプトランジスタのドレインソース間の電流量を正確に見積もることができない。
【００１１】
上記アンプトランジスタのドレインソース間の初期電流値を測定して、放射線入射後の電流値との差をとることで、初期電流値のバラツキを補正することはできるが、得られる初期電流値が大きい場合には、フリッカーノイズが大きくなり、所望のＳ/Ｎ比（Signal/Noise比）が得られなかったり、得られる初期電流値が大きすぎて飽和した場合には、出力信号を検出できなくなったりすることがあるので問題である。一方で、得られる初期電流値が小さすぎる場合には、上記アンプトランジスタの増幅率も小さく、Ｓ/Ｎ比（Signal/Noise比）の低下につながる可能性や所望の出力信号が得られないことがあり得るので問題である。
【００１２】
本発明の目的は、アンプトランジスタの閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、所望のＳ/Ｎ比を維持した出力信号を得ることのできる放射線検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の放射線検出器は、上記課題を解決するために、入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサー素子と、上記電気信号を増幅するアンプトランジスタと、を備え、上記電気信号による上記アンプトランジスタのゲート電極の電圧変化に基づく上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値を読み出す放射線検出器であって、上記電流値が予め定められた値となるように、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定するリセット回路が備えられていることを特徴としている。
【００１４】
上記構成によれば、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値が予め定められた値となるように、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定するリセット回路が備えられている。
【００１５】
したがって、上記リセット回路は、上記アンプトランジスタの閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値が予め定められた値となるようにできるので、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる初期電流値を適正範囲内に設定することができる。よって、上記アンプトランジスタの閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、所望のＳ/Ｎ比を維持した出力信号を得ることのできる放射線検出器を実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様によれば、アンプトランジスタの閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、所望のＳ/Ｎ比を維持した出力信号を得ることのできる放射線検出器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射線センサーの概略的な回路構成を示す図である。
【図２】図１に図示した放射線センサーのリセットフェーズ時と読出しフェーズ時との差を説明するための図である。
【図３】図１に図示した放射線センサーに備えることができる他の読出し回路の一例を示す図である。
【図４】本発明の他の一実施形態に係る放射線センサーの概略的な回路構成を示す図である。
【図５】本発明の他の一実施形態に係る放射線撮像装置のアクティブピクセル内の概略的な回路構成と、放射線撮像装置の概略構成を示す図である。
【図６】図５に図示した放射線撮像装置を駆動する信号のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図７】本発明のさらに他の一実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成を示す図である。
【図８】同一基板上に制御信号生成回路が設けられている本発明のさらに他の一実施形態に係る放射線撮像装置の概略構成を示す図である。
【図９】図８に図示した放射線撮像装置に備えられた制御信号生成回路を駆動する信号のタイミングチャートの一例を示す図である。
【図１０】入射した放射線を他の波長の光に変換するシンチレーターが、各アクティブピクセル上に設けられている場合に、用いることができるアクティブピクセルの一構成例を示す図である。
【図１１】入射した放射線を他の波長の光に変換するシンチレーターが、各アクティブピクセル上に設けられている場合に、用いることができるアクティブピクセルの他の一構成例を示す図である。
【図１２】アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値の予め定められた値を複数個備えるために、本発明の一実施形態に係る放射線センサーや放射線撮像装置に用いることができるリセット回路の一例を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る放射線センサーに用いることのできる他のリセット回路を示す図である。
【図１４】従来のアクティブピクセル型の放射線検出器に備えられたアクティブピクセルと読出し回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成の寸法、材質、形状、相対配置、加工法などはあくまで一実施形態に過ぎず、これらによってこの発明の範囲が限定解釈されるべきではない。さらに図面は模式的なものであり、寸法の比率、形状は現実のものとは異なる。
【００１９】
本発明の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【００２０】
〔実施の形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図３に基づいて説明する。
（放射線センサー）
図１は、放射線センサー１の概略的な回路構成を示す図である。
【００２１】
図示されているように、放射線センサー１は、一つのアクティブピクセル２と、リセット回路７と、読出し回路９とを備えており、放射線の有無や強度などを検知するセンサーである。
（アクティブピクセル内の構成）
アクティブピクセル２内には、センサー素子３と、リセットトランジスタ４と、アンプトランジスタ５と、読出しトランジスタ６と、が備えられている。
【００２２】
本実施の形態においては、入射した放射線の線量に応じた電気信号を直接発生させる直接変換型のセンサー素子３を用いており、センサー素子３は、放射線、特にはＸ線を直接、電気信号（電荷またはホール）に変換する素子である。
【００２３】
図示されているように、アクティブピクセル２におけるセンサー素子３の一端には、センサー素子３のバイアス電圧であるＶｓ＿ｂが与えられる。そして、放射線がアクティブピクセル２に入射されると、センサー素子３には電気信号が発生し、センサー素子３に接続されたアンプトランジスタ５のゲート電極の電圧が変化する。これは、発生した上記電気信号が、アンプトランジスタ５のゲート電極に接続された静電容量に蓄積されるためである。すなわち、発生した電気信号が、アンプトランジスタ５のゲート電極と固定電位(例えば、センサー素子３のバイアス電圧Ｖｓ＿ｂ)との間の静電容量(アンプトランジスタ５のゲート電極の寄生容量およびセンサー素子３の端子間容量などで形成される)に蓄積されるためである。したがって、アンプトランジスタ５は、発生した上記電気信号によるゲート電極の電圧変化を、ドレインソース間の電流変化として出力するようになっている。言い換えると、上記電気信号によるアンプトランジスタ５のゲート電極の電圧変化に基づくアンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値を読み出すようになっている。
【００２４】
リセットトランジスタ４は、アンプトランジスタ５のゲート電極と、アクティブピクセル２の外部からリセット用電圧ラインＶａｍｐ＿ｂを介して与えられるリセット電圧とを、リセット信号線Ｌｒｅｓｅｔを介して供給されるリセット信号に基づいて、導通状態あるいは遮断状態に制御する。
【００２５】
アンプトランジスタ５は、上記電気信号を増幅するトランジスタであって、その電源電圧はＶｄである。
【００２６】
読出しトランジスタ６は、アンプトランジスタ５のドレインソース間の電流をアクティブピクセル２の外部に出力するためのスイッチであり、読出し信号線Ｌｒｅａｄを介して供給される読出し信号に基づいて、制御される。
（アクティブピクセル外の構成）
スイッチ１ＳＷ１によって、読出しトランジスタ６に接続された出力ラインＩｏｕｔと、リセット回路７に備えられたリセット用アンプ８（オペアンプ）の一方の入力端子（−端子）および読出し回路９に備えられた積分用アンプ１０（オペアンプ）の一方の入力端子（−端子）の何れか一方とは、接続されるようになっている。
【００２７】
そして、スイッチ２ＳＷ２によって、リセットトランジスタ４に接続されたリセット用電圧ラインＶａｍｐ＿ｂと、リセット回路７に備えられたリセット用アンプ８（オペアンプ）の出力端子と、が導通状態あるいは遮断状態となるように制御される。
【００２８】
図示されているように、スイッチ１ＳＷ１およびスイッチ２ＳＷ２が点線で示す接続となっている時が、放射線センサー１のリセットフェーズであり、スイッチ１ＳＷ１およびスイッチ２ＳＷ２が実線で示す接続となっている時が、放射線センサー１の読出しフェーズである。
【００２９】
図２（ａ）は、放射線センサー１のリセットフェーズを説明するための図であり、図２（ｂ）は、放射線センサー１の読出しフェーズを説明するための図である。
（リセットフェーズ）
アンプトランジスタ５を適切な信号増幅率で動作させるためには、以下に示す理由から、アンプトランジスタ５のゲート電圧を適切な電圧で初期化（リセット）し、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる初期電流値を適正範囲内に設定する必要がある。
【００３０】
例えば、アンプトランジスタ５がＮ型のトランジスタである場合、ゲート電圧が高すぎると、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値が大きすぎて、読出し回路９が読出した出力電圧Ｖｏは飽和する可能性がある。また、大きすぎる電流はノイズの増大を招き、Ｓ/Ｎ比の低下につながる可能性がある。一方で、ゲート電圧が低すぎると、閾値以下になり電流が流れない可能性がある。また、小さすぎる電流は増幅率の低下によるＳ/Ｎ比の低下につながる可能性がある。
【００３１】
アンプトランジスタ５の増幅率は、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流の関数であるため、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値を適切な電流値に決めることで、アンプトランジスタ５の増幅率も適切な値に制御できる。
【００３２】
アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値を、適切な一定な電流値になるようにするには、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧を適切に設定すればよい。
【００３３】
なお、アンプトランジスタ５のゲート電極の適切な電圧は、例えば、経時変化などによって、アンプトランジスタ５の閾値電圧や移動度が変動するため、予め固定された電圧にはできない。
【００３４】
そこで、本実施の形態においては、図２（ａ）に図示されているリセット回路７を用いた。図示されているように、リセット回路７に備えられたリセット用アンプ８（オペアンプ）によるフィードバックにより、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧を決めるようになっている。
【００３５】
リセット用アンプ８のプラス側入力端子（＋端子）は、基準電圧Ｖｉｎｔ＿ｂに接続されている。一方、リセット用アンプ８のマイナス側入力端子（−端子）に接続された出力ラインＩｏｕｔは、読出しトランジスタ６を介して、アンプトランジスタ５のソース電極に接続されているとともに、抵抗Ｒを介してグランドと接続されている。そして、リセット用アンプ８の出力端子は、リセットトランジスタ４を介して、アンプトランジスタ５のゲート電極と接続されている。
【００３６】
リセットトランジスタ４と読出しトランジスタ６とが共にオンの状態（Ｎ型のトランジスタの場合、ゲート電圧がハイの状態）を考える。この時、リセット用アンプ８のフィードバックにより、リセット用アンプ８のマイナス側入力端子（−端子）の電圧は、プラス側入力端子（＋端子）と同じＶｉｎｔ＿ｂになる。このため、電流（Ｖｉｎｔ＿ｂ／Ｒ）が、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間から、読出しトランジスタ６および抵抗Ｒを介して、グラウンドに流れる。
【００３７】
したがって、抵抗Ｒの値を、電流（Ｖｉｎｔ＿ｂ／Ｒ）が所望の値になるように選ぶことで、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧を、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流がＩｄｓ＿ｉ＝Ｖｉｎｔ＿ｂ／Ｒとなるように決めることができる。このフィードバック動作により、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧を設定したのち、リセットトランジスタ４をオフにする（Ｎ型のトランジスタの場合、ゲート電圧がロウの状態）ことで、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧は設定した値に保持される。
（読出しフェーズ）
その後、放射線がアクティブピクセル２に入射されることによって、センサー素子３には電気信号が発生し、センサー素子３に接続されたアンプトランジスタ５のゲート電極の電圧は、上記初期設定した値から変化することになる。
【００３８】
図２（ｂ）は、このようなアンプトランジスタ５のゲート電極の電圧の変化による、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流の変化を、信号電流として読み出す読出しフェーズを説明するための図である。
【００３９】
図示されているように、読出し回路９に備えられた積分用アンプ１０（オペアンプ）のマイナス側入力端子（−端子）と積分用アンプ１０の出力端子との間には、容量Ｃｆ（積分容量）が接続されている。一方、積分用アンプ１０のプラス側入力端子（＋端子）は、基準電圧Ｖｉｎｔ＿ｂに接続されている。そして、積分用アンプ１０のマイナス側入力端子（−端子）に接続された出力ラインＩｏｕｔは、読出しトランジスタ６を介して、アンプトランジスタ５のソース電極に接続されている。
【００４０】
この状態で読出しトランジスタ６をオンにすると、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流が容量Ｃｆに積分されるため、積分用アンプ１０の出力電圧Ｖｏは、積分動作を開始してからの時間をＴｉとすると、以下の（式１）にしたがって変化する。
【００４１】
Ｖｏ＝−Ｉｄｓ×Ｔｉ／Ｃｆ      （式１）
そして、放射線がアクティブピクセル２に入射されることによる変化分（Ｖｏｄ）は、以下の（式２）によって算出することができる。
【００４２】
Ｖｏｄ＝Ｖｏ−（−Ｉｄｓ＿ｉ×Ｔｉ／Ｃｆ）      （式２）
なお、上記（式２）におけるＩｄｓ＿ｉは、上述したリセットフェーズにおいて、アンプトランジスタ５のゲート電圧を適切な電圧で初期化（リセット）した際のアンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる初期電流値であり、上記（式１）におけるＩｄｓは、放射線がアクティブピクセル２に入射されることによって変化したアンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値である。
（変形例）
図３は、放射線センサー１に用いることができる初期化（リセット）機能を備えた読出し回路９ａの一例を示す図である。
【００４３】
図示されているように、読出し回路９ａに備えられた積分用アンプ１０（オペアンプ）のマイナス側入力端子（−端子）と積分用アンプ１０の出力端子との間には、容量Ｃｆ（積分容量）が接続されている。一方、積分用アンプ１０のプラス側入力端子（＋端子）は、基準電圧Ｖｉｎｔ＿ｂに接続されている。そして、積分用アンプ１０のマイナス側入力端子（−端子）に接続された出力ラインＩｏｕｔは、図示してないが、読出しトランジスタ６を介して、アンプトランジスタ５のソース電極に接続されている。
【００４４】
読出し回路９ａにおいては、容量Ｃｆと並列にリセットスイッチＲｓｔＳＷが備えられている。読出し回路９ａの容量Ｃｆで、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流を積分することで、読出し回路９ａは出力電圧Ｖｏを得ることができるが、積分を始めるにあたって、リセットスイッチＲｓｔＳＷを短絡させ、読出し回路９ａを初期化（リセット）することが好ましい。
【００４５】
読出し回路９ａを初期化することにより、読出し回路９ａを一定の出力電圧Ｖｏの状態にできるため、積分結果の出力電圧が正しく信号電流に比例して出力されるようになる。一方、読出し回路９ａの初期化を行わない場合には、積分前の出力電圧と積分結果の出力電圧との両者を測定して、その差を取らないと信号電流に比例した出力電圧Ｖｏが得られない。
【００４６】
なお、読出し回路９ａの初期化は、例えば、読出しフェーズの初期において、短時間、リセットスイッチＲｓｔＳＷを短絡させることによって行うことができる。したがって、上述したリセットフェーズ中や読出しフェーズの初期の短時間以外には、リセットスイッチＲｓｔＳＷをＯＦＦにすればよい。
【００４７】
上記構成によれば、アンプトランジスタ５の閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、所望のＳ/Ｎ比を維持した出力信号を得ることのできる放射線センサー１を実現できる。
【００４８】
〔実施の形態２〕
次に、図４に基づいて、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態においては、一つのスイッチ３ＳＷ３によって、リセットフェーズと読出しフェーズとを切替えるという点において実施の形態１とは異なり、その他については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４９】
図４は、放射線センサー１１の概略的な回路構成を示す図である。
【００５０】
図示されているように、スイッチ３ＳＷ３が実線で示す接続となっている時が、放射線センサー１１のリセットフェーズであり、スイッチ３ＳＷ３が点線で示す接続となっている時が、放射線センサー１１の読出しフェーズである。
【００５１】
放射線センサー１１においては、リセット回路７におけるリセット用アンプ８のマイナス側入力端子（−端子）は、常に、出力ラインＩｏｕｔを介して読出しトランジスタ６に接続されており、リセット用アンプ８の出力端子は、常に、リセット用電圧ラインＶａｍｐ＿ｂを介してリセットトランジスタ４に接続されている。
【００５２】
しかし、リセットフェーズ以外の時は、リセットトランジスタ４はＯＦＦ状態（遮断状態）になるためフィードバックは作用しない。
【００５３】
また、抵抗Ｒが読出しフェーズにおいても出力ラインＩｏｕｔに接続されているため、リセットフェーズと同じ電流が抵抗Ｒを介してグランドに流れ、読出し回路９に備えられた積分用アンプ１０では、リセットフェーズの電流からの変動分の電流のみが積分されることとなる。これにより出力のダイナミックレンジを大きくとることが可能となる。
【００５４】
上記構成によれば、アンプトランジスタ５の閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、所望のＳ/Ｎ比を維持した出力信号を得ることのできる放射線センサー１１を実現できる。
【００５５】
〔実施の形態３〕
次に、図５および図６に基づいて、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態においては、フラットパネル上に複数のアクティブピクセルがマトリックス状に形成され、上記マトリックス状に形成されたアクティブピクセルの１列毎に、一つのリセット回路７と一つの読出し回路９とが備えられた放射線撮像装置である点において実施の形態１および２とは異なり、その他については実施の形態１において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
図５（ａ）は、放射線撮像装置１３のアクティブピクセル１２内の概略的な回路構成を示す図であり、図５（ｂ）は、放射線撮像装置１３の概略構成を示す図である。
【００５７】
放射線撮像装置１３には、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２が備えられており、図５（ａ）は、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２中、一例として、Ｍ行Ｎ列目のアクティブピクセル１２の回路構成について図示している。なお、各アクティブピクセル１２の構成は、実施の形態１および２において説明したアクティブピクセル２の構成と同じであるため、その説明は省略する。
【００５８】
放射線撮像装置１３においては、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２の行毎に読出し信号線とリセット信号線とが共有化されており、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２の列毎にリセット用電圧ラインと出力ラインとが共有化されているため、読出し信号線とリセット信号線とはＭ個、リセット用電圧ラインと出力ラインとはＮ個備えられている。
【００５９】
したがって、図５（ａ）に図示されているように、Ｍ行Ｎ列目のアクティブピクセル１２においては、リセットトランジスタ４のゲート電極は、Ｍ行目のリセット信号線Ｍ（Ｌｒｅｓｅｔ＿Ｍ）に接続されており、読出しトランジスタ６のゲート電極は、Ｍ行目の読出し信号線Ｍ（Ｌｒｅａｄ＿Ｍ）に接続されている。そして、Ｎ列目のリセット用電圧ラインＮ（Ｖａｍｐ＿ｂ＿Ｎ）は、リセットトランジスタ４を介して、アンプトランジスタ５のゲート電極に接続されており、Ｎ列目の出力ラインＮ（Ｉｏｕｔ＿Ｎ）は、読出しトランジスタ６を介して、アンプトランジスタ５のソース電極に接続されている。
【００６０】
図５（ｂ）に図示されているように、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２の列毎に一つのリセット回路７と、一つの読出し回路９と、スイッチ１ＳＷ１と、スイッチ２ＳＷ２とが備えられている。スイッチ１ＳＷ１は、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２の列毎に共有化された出力ラインと、リセット回路７および読出し回路９の何れか一方との接続を切替え、スイッチ２ＳＷ２は、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２の列毎に共有化されたリセット用電圧ラインと、リセット回路７との接続状態を切替える。
【００６１】
Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２の列毎に備えられた読出し回路９からは、一度にＮ個の出力電圧（Ｖｏ＿１・Ｖｏ＿２・・・Ｖｏ＿Ｎ）がデータ処理部１５に出力され、データ処理部１５においては、Ｍ×Ｎ個の出力電圧に基づいて、Ｍ×Ｎ解像度の放射線撮像２次元画像を得ることができる。
【００６２】
図６は、図５に図示した放射線撮像装置１３を駆動する信号のタイミングチャートの一例を示す図である。
【００６３】
図示されているように、Ｍ×Ｎ解像度の放射線撮像２次元画像を１枚取得する期間（１フレーム期間と呼ぶ）は、例えば、リセット期間と、第１読出し期間と、放射線センシング期間と、第２読出し期間との４フェーズを含む。
【００６４】
リセット期間においては、スイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とに供給される信号はＨｉｇｈであり、スイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とは、図５（ｂ）に図示されている点線の接続状態となり、放射線撮像装置１３はリセットフェーズとなる。
【００６５】
このリセット期間においては、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２の各アンプトランジスタ５のゲート電圧が初期化（リセット）される。リセット期間における各アンプトランジスタ５のゲート電圧の初期化は行毎に行われる。
【００６６】
図示されているように、スイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とに供給される信号がＨｉｇｈである期間中の一定期間、１行目のリセット信号線１（Ｌｒｅｓｅｔ＿１）および１行目の読出し信号線１（Ｌｒｅａｄ＿１）のそれぞれに供給されるリセット信号１（Ｒｅｓｅｔ＿１）と読出し信号１（Ｒｅａｄ＿１）とは同時にＨｉｇｈとなる。この期間中に、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２中、１行目のアクティブピクセルが初期化される。なお、この期間においては、Ｎ個のリセット回路７各々からＮ個のリセット用電圧ラインのそれぞれを介して、１行目のアクティブピクセルに属する各アンプトランジスタ５のゲート電圧を初期化する電圧が与えられる。
【００６７】
そして、リセット信号１（Ｒｅｓｅｔ＿１）と読出し信号１（Ｒｅａｄ＿１）とがＬｏｗになるタイミングで、リセット信号２（Ｒｅｓｅｔ＿２）と読出し信号２（Ｒｅａｄ＿２）とがＨｉｇｈになり、同様に、２行目のアクティブピクセルに属する各アンプトランジスタ５のゲート電圧を初期化する。
【００６８】
上記リセット期間中には、このように、順次Ｍ行目までのアクティブピクセルに属する各アンプトランジスタ５のゲート電圧を初期化する。
【００６９】
次に、第１読出し期間においては、スイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とに供給される信号はＬｏｗとなり、スイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とは、図５（ｂ）に図示されている実線の接続状態となり、放射線撮像装置１３は読出しフェーズとなる。
【００７０】
この第１読出し期間においては、読出し信号１（Ｒｅａｄ＿１）、読出し信号２（Ｒｅａｄ＿２）・・・読出し信号Ｍ（Ｒｅａｄ＿Ｍ）が順次、Ｈｉｇｈとなり、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２の行毎に、初期化されたアクティブピクセルに属する各アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる初期電流値が、各読出し回路９によってＮ個の出力電圧Ｖｏとして読み出される。読み出されたＮ個の出力電圧Ｖｏは、ＡＤ変換されてデジタル値として、データ処理部１５に備えられた記憶素子に保持される。Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２のＭ行目までの読出しが完了すると第１読出し期間が完了する。
【００７１】
次に、放射線センシング期間においては、スイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とに供給される信号は、第１読出し期間と同様にＬｏｗに維持され、スイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とは、図５（ｂ）に図示されている実線の接続状態となり、放射線撮像装置１３は読出しフェーズを維持する。
【００７２】
この放射線センシング期間（露光期間）においては、放射線撮像装置１３に備えられたＭ×Ｎ個のアクティブピクセル１２には放射線が入射され、アクティブピクセル１２毎の放射線量に応じて、各アクティブピクセル１２に備えられたセンサー素子３で発生した電気信号が、アンプトランジスタ５のゲート電極に接続された静電容量に蓄積される。
【００７３】
最後に、第２読出し期間においては、スイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とに供給される信号は、第１読出し期間および放射線センシング期間と同様にＬｏｗに維持され、スイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とは、図５（ｂ）に図示されている実線の接続状態となり、放射線撮像装置１３は読出しフェーズを維持する。
【００７４】
この第２読出し期間においては、読出し信号１（Ｒｅａｄ＿１）、読出し信号２（Ｒｅａｄ＿２）・・・読出し信号Ｍ（Ｒｅａｄ＿Ｍ）が順次、Ｈｉｇｈとなり、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２の行毎に、各アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる放射線の入射によって変化した電流値が、各読出し回路９によってＮ個の出力電圧Ｖｏとして読み出される。読み出されたＮ個の出力電圧Ｖｏは、ＡＤ変換されてデジタル値として得ることができ、データ処理部１５において、変化した電流値に対応する出力電圧Ｖｏから上記第１読出し期間において、データ処理部１５の記憶素子に保持した初期電流値に対応する出力電圧Ｖｏを引くことで初期状態からの変化分を信号として取得することができる。そして、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセル１２のＭ行目までの読出しが完了すると第２読出し期間が完了する。
【００７５】
本実施の形態においては、１フレーム期間は、リセット期間と、第１読出し期間と、放射線センシング期間と、第２読出し期間とで構成され、１フレーム毎に全ての期間が繰り返される場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、例えば、リセット期間は、数フレーム期間に１回含まれていてもよく、第１読出し期間を設けずに、前フレームの第２読出し期間の読出し結果を用いることもできる。また、放射線センシング期間（露光期間）を明示的に別途設けることなく、放射線センシング期間（露光期間）と他の期間を兼用することも可能である。
【００７６】
なお、本実施の形態においては、実施の形態１において説明したスイッチ１ＳＷ１とスイッチ２ＳＷ２とを備えた構成を適用した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、実施の形態２において説明したスイッチ３ＳＷ３を備えた構成を適用してもよい。
【００７７】
図示してないが、本実施の形態においては、読出し信号およびリセット信号を生成する制御信号生成回路は、フラットパネル１４の外部に設けているが、これに限定されることはない。
【００７８】
なお、フラットパネル１４は半導体基板などであってもよく、この場合には、半導体基板上に各回路を直接、作り込むことができる。
【００７９】
上記構成によれば、アンプトランジスタ５の閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、所望のＳ/Ｎ比を維持した出力信号を得ることのできる放射線撮像装置１３を実現できる。
【００８０】
〔実施の形態４〕
次に、図７に基づいて、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態においては、フラットパネル１７上に、リセット回路に備えられたリセット用アンプ８が形成されている点において、実施の形態３とは異なり、その他については実施の形態３において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態３の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８１】
図７は、放射線撮像装置１６の概略構成を示す図である。
【００８２】
図示されているように、放射線撮像装置１６においては、フラットパネル１７上に、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセルの各列に対応して、Ｎ個のリセット用アンプ８が形成されている。このように、リセット用アンプ８をフラットパネル１７上に形成することにより、フラットパネル１７からリセット用の電圧を与えるためのリセット用の電圧ライン（Ｖａｍｐ＿ｂ＿１・Ｖａｍｐ＿ｂ＿２・・・Ｖａｍｐ＿ｂ＿Ｎ）を引き出す必要が無くなり、フラットパネル１７上の回路と周辺回路との接続が容易になる。
【００８３】
なお、図示されているように、放射線撮像装置１６には、スイッチ４ＳＷ４がＮ個備えられており、スイッチ４ＳＷ４が図７に図示されている実線の接続状態である時には、放射線撮像装置１６はリセットフェーズであり、スイッチ４ＳＷ４が図７に図示されている点線の接続状態である時には、放射線撮像装置１６は読出しフェーズである。
【００８４】
なお、フラットパネル１７は半導体基板などであってもよく、この場合には、半導体基板上に各回路を直接、作り込むことができる。
【００８５】
〔実施の形態５〕
次に、図８および図９に基づいて、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態においては、フラットパネル１９上に、読出し信号およびリセット信号を生成する制御信号生成回路２０が形成されている点において、実施の形態１〜４とは異なり、その他については実施の形態１〜４において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１〜４の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８６】
図８は、フラットパネル１９上に制御信号生成回路２０が設けられている放射線撮像装置１８の概略構成を示す図である。
【００８７】
図示されているように、放射線撮像装置１８においては、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセルが形成されているフラットパネル１９上に、読出し信号およびリセット信号を生成する制御信号生成回路２０が形成されている。このような構成であるため、読出し信号線（Ｌｒｅａｄ＿１・Ｌｒｅａｄ＿２・・・Ｌｒｅａｄ＿Ｍ）およびリセット信号線（Ｌｒｅｓｅｔ＿１・Ｌｒｅｓｅｔ＿２・・・Ｌｒｅｓｅｔ＿Ｍ）をフラットパネル１９の外部の回路と接続する必要が無くなり、放射線撮像装置１８の小型化が可能になる。
【００８８】
制御信号生成回路２０は、外部から入力されるクロック信号Ｃｌｋ、モード信号（モード選択信号）Ｍｏｄｅおよびスタート信号（フレームスタート信号）Ｓｔａｒｔを受け取って、これに基づいて、Ｍ×Ｎ個のアクティブピクセルの行毎に共用化されている読出し信号線（Ｌｒｅａｄ＿１・Ｌｒｅａｄ＿２・・・Ｌｒｅａｄ＿Ｍ）およびリセット信号線Ｍ（Ｌｒｅｓｅｔ＿１・Ｌｒｅｓｅｔ＿２・・・Ｌｒｅｓｅｔ＿Ｍ）のそれぞれに供給する読出し信号およびリセット信号を生成する。
【００８９】
なお、フラットパネル１９は半導体基板などであってもよく、この場合には、半導体基板上に各回路を直接、作り込むことができる。
【００９０】
図９(ａ)は、制御信号生成回路２０にＬｏｗのモード信号Ｍｏｄｅが入力され、制御信号生成回路２０がリセットフェーズに対応した、読出し信号およびリセット信号を生成する場合のタイミングチャートの一例を示す図である。
【００９１】
図示されているように、外部からクロック信号Ｃｌｋ、Ｌｏｗのモード信号Ｍｏｄｅおよびスタート信号Ｓｔａｒｔが入力され、制御信号生成回路２０は、クロック信号Ｃｌｋとスタート信号Ｓｔａｒｔとに基づいて、リセット信号１（Ｒｅｓｅｔ＿１）と読出し信号１（Ｒｅａｄ＿１）とが、同タイミングでＨｉｇｈとなるように生成する。そして、制御信号生成回路２０は、リセット信号１（Ｒｅｓｅｔ＿１）と読出し信号１（Ｒｅａｄ＿１）とがＬｏｗになるタイミングで、リセット信号２（Ｒｅｓｅｔ＿２）と読出し信号２（Ｒｅａｄ＿２）とがＨｉｇｈとなるように生成する。以後、同様に、順次リセット信号Ｍ（Ｒｅｓｅｔ＿Ｍ）および読出し信号Ｍ（Ｒｅａｄ＿Ｍ）までを生成する。
【００９２】
図９(ｂ)は、制御信号生成回路２０にＨｉｇｈのモード信号Ｍｏｄｅが入力され、制御信号生成回路２０が読出しフェーズに対応した、読出し信号を生成する場合のタイミングチャートの一例を示す図である。
【００９３】
図示されているように、外部からクロック信号Ｃｌｋ、Ｈｉｇｈのモード信号Ｍｏｄｅおよびスタート信号Ｓｔａｒｔが入力され、制御信号生成回路２０は、クロック信号Ｃｌｋとスタート信号Ｓｔａｒｔとに基づいて、順次Ｈｉｇｈとなる読出し信号（Ｒｅａｄ＿１・Ｒｅａｄ＿２・・・Ｒｅａｄ＿Ｍ）を生成する。
【００９４】
〔実施の形態６〕
次に、図１０に基づいて、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態においては、シンチレーター２２を用いて入射した放射線を他の波長の光に変換し、センサー素子としてフォトダイオード２３が用いられている点において実施の形態１〜５とは異なり、その他については実施の形態１〜５において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１〜５の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
図１０（ａ）は、入射した放射線を他の波長の光に変換するシンチレーター２２が、各アクティブピクセル２１上に設けられている場合を図示しており、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に図示した構成において用いることができるアクティブピクセル２１の一構成例を示す図である。
【００９６】
図１０（ａ）に図示されているように、入射した放射線は各アクティブピクセル２１上に設けられたシンチレーター２２によって光に変換される。このように放射線を一端光に変換するシンチレーター２２を使う場合には、図１０（ｂ）に図示されているように、センサー素子として、シンチレーター２２から出た光を受けて電気信号に変換するフォトダイオード２３を使うことができる。
【００９７】
上述した実施の形態１〜５のように、放射線を直接電気信号に変換する直接変換素子であるセンサー素子を用いる場合には、このような直接変換素子では、放射線により正電荷と負電荷が発生し、高電界によりそれらの電荷を電極に集めて検出するため、高電界が必要であり、放電対策などが必要であるので、フォトダイオード２３を使う本実施の形態と比較すると、装置の小型化が相対的に困難である。
【００９８】
一方、本実施の形態のように、放射線を一端光に変換するシンチレーター２２と、シンチレーター２２から出た光を受けて電気信号に変換するフォトダイオード２３とを用いる構成は、上述した直接変換素子を使う場合のように高電界が必要ではないので、装置の小型化に適している。
【００９９】
なお、本実施の形態においては、図１０（ｂ）に図示されているように、各アクティブピクセル２１に備えられたフォトダイオード２３のカソードが、アンプトランジスタ５のゲート電極に接続された構成となっているが、これに限定されることはなく、各アクティブピクセル２１に備えられたフォトダイオード２３のアノードをアンプトランジスタ５のゲート電極に接続させてもよい。アンプトランジスタ５の構造を考慮し、アンプトランジスタ５のゲート電極との接続が容易な方を選択すればよい。
【０１００】
なお、本実施の形態のように、各アクティブピクセル２１に備えられたフォトダイオード２３のカソードが、アンプトランジスタ５のゲート電極に接続された構成の場合、実施の形態７において詳しく説明する各アクティブピクセルに備えられたフォトダイオード２３のアノードをアンプトランジスタ５のゲート電極に接続させた構成に比べると、光を受けて負電荷が蓄積され、アンプトランジスタ５のゲート電極のゲート電圧が減少するため、電気信号が大きいとゲート電圧が下がりすぎて、アンプトランジスタ５がサブスレッシュ領域に入り、出力信号が飽和する可能性がある。
【０１０１】
〔実施の形態７〕
次に、図１１に基づいて、本発明の実施の形態７について説明する。本実施の形態においては、各アクティブピクセル２４に備えられたフォトダイオード２３のアノードをアンプトランジスタ５のゲート電極に接続させた構成である点において実施の形態６とは異なり、その他については実施の形態６において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態６の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０２】
図１１（ａ）は、入射した放射線を他の波長の光に変換するシンチレーター２２が、各アクティブピクセル２４上に設けられている場合を図示しており、図１１（ｂ）は、図１０（ａ）に図示した構成において用いることができるアクティブピクセル２４の一構成例を示す図である。
【０１０３】
図１１（ａ）に図示されているように、入射した放射線は各アクティブピクセル２４上に設けられたシンチレーター２２によって光に変換される。このように放射線を一端光に変換するシンチレーター２２を使う場合には、図１１（ｂ）に図示されているように、センサー素子として、シンチレーター２２から出た光を受けて電気信号に変換するフォトダイオード２３を使うことができる。
【０１０４】
本実施の形態においては、図１１（ｂ）に図示されているように、各アクティブピクセル２４に備えられたフォトダイオード２３のアノードが、アンプトランジスタ５のゲート電極に接続されている。
【０１０５】
フォトダイオード２３のアノードが、アンプトランジスタ５のゲート電極に接続されている構成は、光を受けて正電荷が蓄積され、アンプトランジスタ５のゲート電極のゲート電圧が増加するため、出力信号が飽和しにくいというメリットがある。
【０１０６】
〔実施の形態８〕
次に、図１２に基づいて、本発明の実施の形態８について説明する。本実施の形態においては、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値の予め定められた値が、複数個備えられており、上記複数個の予め定められた値中の一つが選択されるという点において実施の形態１〜７とは異なり、その他については実施の形態１〜７において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１〜７の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０７】
図１２は、２種類の異なる抵抗値を有する抵抗１（Ｒ１）と抵抗２（Ｒ２）とを備えたリセット回路２５を示す図である。
【０１０８】
リセット回路２５は、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧を初期化するリセットフェーズにおいて、アンプトランジスタ５のソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値の予め定められた値が、Ｖｉｎｔ＿ｂ／Ｒ１およびＶｉｎｔ＿ｂ／Ｒ２と２種類備えられており、スイッチ５ＳＷ５とスイッチ６ＳＷ６とを用いて、この２種類から一つを選択することができる。
【０１０９】
各アクティブピクセルに備えられたアンプトランジスタ５の移動度が経時変化により低下した場合、経時変化が起きる前に用いていた予め定められた電流値を用いて、経時変化後にもアンプトランジスタ５のゲート電極の電圧の初期化を行うと、アンプトランジスタ５の増幅度が減少してしまう。これを防ぐためには、本実施の形態においては、予め定められたより大きな電流値を加え、予め定められた電流値が２種類となっており、予め定められたより大きな電流値を用いて、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧の初期化を行うことにより、アンプトランジスタ５の増幅度が減少を補正することができる。
【０１１０】
なお、本実施の形態においては、予め定められた電流値を２種類備えている場合を例に挙げて説明したが、予め定められた電流値の種類数は特に限定されない。
【０１１１】
なお、図示されてないが、リセット回路２５には、リセットフェーズにおいて、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧を測定する回路が内蔵されており、ゲート電圧が所定の値より高くなるとアンプトランジスタ５の移動度が劣化したと判定し、スイッチ５ＳＷ５とスイッチ６ＳＷ６とを用いて、より低い抵抗値を有する抵抗に切り替えて、予め定められたより大きな電流値へと変更する。
【０１１２】
〔実施の形態９〕
次に、図１３に基づいて、本発明の実施の形態９について説明する。本実施の形態においては、リセット回路２７は、リセット回路２７の出力端子に接続された容量Ｃｂを備えており、リセット回路２７は、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧の初期値を設定する時以外には、リセット回路２７の出力端子から出力される電圧を容量Ｃｂに保持するように構成されている点において、実施の形態１〜８とは異なり、その他については実施の形態１〜８において説明したとおりである。説明の便宜上、実施の形態１〜８の図面に示した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１１３】
図１３は、放射線センサー２６に備えられたリセット回路２７を示す図である。
【０１１４】
図示されているように、スイッチ１ＳＷ１およびスイッチ７ＳＷ７が点線で示す接続となっている時が、放射線センサー２６のリセットフェーズであり、スイッチ１ＳＷ１およびスイッチ７ＳＷ７が実線で示す接続となっている時が、放射線センサー２６の読出しフェーズである。
【０１１５】
リセット回路２７は、アンプトランジスタ５のゲート電極の電圧を初期化するリセットフェーズにおいて、リセット用電圧ラインＶａｍｐ＿ｂに発生していた電圧を、リセット回路２７内部に形成された容量（静電容量）Ｃｂに保持できるように構成されている。一方、リセットフェーズでない時には、リセット回路２７は、スイッチ７ＳＷ７をオフにすることで、リセット用アンプ８の出力が、容量Ｃｂに保持された電圧を変化させることを防いでいる。
【０１１６】
リセット回路２７を備えることにより、初期化時の電圧に近い電圧がリセット用電圧ラインＶａｍｐ＿ｂに与えられているため、リセットトランジスタ４が、オフの時にリセットトランジスタ４の両端の電位差が小さく、リセットトランジスタ４のリークによるアンプトランジスタ５のゲート電極の電圧の変動を防ぐことが可能となる。
【０１１７】
〔まとめ〕
本発明の態様１における放射線検出器は、入射した放射線の線量に基づいた電気信号を発生させるセンサー素子と、上記電気信号を増幅するアンプトランジスタと、を備え、上記電気信号による上記アンプトランジスタのゲート電極の電圧変化に基づく上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値を読み出す放射線検出器であって、上記電流値が予め定められた値となるように、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定するリセット回路が備えられていることを特徴としている。
【０１１８】
上記構成によれば、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値が予め定められた値となるように、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定するリセット回路が備えられている。
【０１１９】
したがって、上記リセット回路は、上記アンプトランジスタの閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値が予め定められた値となるようにできるので、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる初期電流値を適正範囲内に設定することができる。よって、上記アンプトランジスタの閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、所望のＳ/Ｎ比を維持した出力信号を得ることのできる放射線検出器を実現できる。
【０１２０】
本発明の態様２における放射線検出器においては、上記リセット回路は、オペアンプを備えており、上記オペアンプの出力は、上記オペアンプの一方の入力端子にフィードバックされ、上記オペアンプの出力によって上記ゲート電極の電圧の初期値を設定する構成であってもよい。
【０１２１】
上記構成によれば、オペアンプのフィードバックにより、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定することができるので、比較的大きな回路面積の増加を伴うことなく、上記アンプトランジスタの閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、所望のＳ/Ｎ比を維持した出力信号を得ることのできる放射線検出器を実現できる。
【０１２２】
本発明の態様３における放射線検出器においては、上記センサー素子と上記アンプトランジスタとを備えたピクセルが、基板上にマトリックス状に複数個配置されていることが好ましい。
【０１２３】
上記構成によれば、上記アンプトランジスタの閾値電圧や移動度がばらついた場合においても、所望のＳ/Ｎ比を維持した出力信号を得ることのできるとともに、放射線撮像２次元画像を得ることができる放射線検出器を実現できる。
【０１２４】
本発明の態様４における放射線検出器においては、上記リセット回路におけるオペアンプは、上記基板上に設けられていることが好ましい。
【０１２５】
上記構成によれば、上記リセット回路におけるオペアンプを上記基板上に形成しているので、上記基板から引き出す必要がある配線を減らすことができ、上記基板の回路と周辺回路との接続が容易になる。
【０１２６】
本発明の態様５における放射線検出器においては、上記基板上には、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定するリセットタイミングを制御するリセット信号と、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値を読み出すタイミングを制御する読出し信号と、を出力する制御信号生成回路が設けられていることが好ましい。
【０１２７】
上記構成によれば、上記基板上に、読出し信号およびリセット信号を生成する制御信号生成回路が形成されているので、読出し信号線およびリセット信号線を上記基板の外部の回路と接続する必要が無くなり、小型化された放射線検出器を実現できる。
【０１２８】
本発明の態様６における放射線検出器においては、上記センサー素子は、上記入射した放射線を変換した他の波長の光の光量に基づいた電気信号を発生させるフォトダイオードであってもよい。
【０１２９】
フォトダイオードを用いる上記構成によれば、直接変換素子を使う場合のように高電界が必要ではないので、小型化された放射線検出器を実現できる。
【０１３０】
本発明の態様７における放射線検出器においては、上記リセット信号を供給するためのリセット信号線および上記読出し信号を供給するための読出し信号線は、上記ピクセルの行または列毎に共用化されていることが好ましい。
【０１３１】
上記構成によれば、上記リセット信号線と上記読出し信号線との形成面積を減らせるので、小型化された放射線検出器を実現できる。
【０１３２】
本発明の態様８における放射線検出器においては、上記リセット回路は、マトリックス状に形成された上記ピクセルの行または列毎に一つ備えられていることが好ましい。
【０１３３】
上記構成によれば、上記リセット回路の形成面積を減らせるので、小型化された放射線検出器を実現できる。
【０１３４】
本発明の態様９における放射線検出器においては、オペアンプと容量とを含み、出力された上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値を読み出すための読出し回路が備えられていることが好ましい。
【０１３５】
上記構成によれば、上記読出し回路が備えられているので、上記容量で、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流を積分することで、出力電圧を得ることができる。
【０１３６】
本発明の態様１０における放射線検出器においては、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値の予め定められた値は、複数個備えられており、上記複数個の予め定められた値中の一つが選択されることが好ましい。
【０１３７】
上記構成によれば、上記アンプトランジスタのソース電極とドレイン電極との間を流れる電流値の予め定められた値は、複数個から選択されるので、上記アンプトランジスタの増幅度が減少してしまうのを防止することができる。
【０１３８】
本発明の態様１１における放射線検出器においては、上記リセット回路は、上記リセット回路の出力端子に接続された容量を備えており、上記リセット回路は、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定する時以外には、上記リセット回路の出力端子から出力される電圧を上記容量に保持するように構成されていることが好ましい。
【０１３９】
上記構成によれば、上記リセット回路は、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定する時以外にも、上記ゲート電極の電圧の初期値を設定する時の電圧に近い電圧が供給するので、アンプトランジスタのゲート電極の電圧の変動を防ぐことができる。
【０１４０】
本発明の態様１２における放射線検出器においては、上記フォトダイオードのカソードを上記アンプトランジスタのゲート電極に接続させてもよい。
【０１４１】
上記構成によれば、フォトダイオードを用いているので、直接変換素子を使う場合のように高電界が必要ではないので、小型化された放射線検出器を実現できる。
【０１４２】
本発明の態様１３における放射線検出器においては、上記フォトダイオードのアノードを上記アンプトランジスタのゲート電極に接続させてもよい。
【０１４３】
上記構成によれば、上記フォトダイオードのアノードが、上記アンプトランジスタのゲート電極に接続されているので、光を受けて正電荷が蓄積され、上記アンプトランジスタのゲート電極のゲート電圧が増加するため、出力信号が飽和しにくいというメリットがある。
【０１４４】
尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１４５】
本発明は、放射線検出器、特には、Ｘ線検出器に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１                放射線センサー（放射線検出器）
２                アクティブピクセル（ピクセル）
３                センサー素子
４                リセットトランジスタ
５                アンプトランジスタ
６                読出しトランジスタ
７                リセット回路
８                リセット用アンプ（オペアンプ）
９                読出し回路
１０              積分用アンプ（オペアンプ）
１１              放射線センサー（放射線検出器）
１２              アクティブピクセル（ピクセル）
１３              放射線撮像装置（放射線検出器）
１４              フラットパネル（基板）
１５              データ処理部
１６              放射線撮像装置（放射線検出器）
１７              フラットパネル（基板）
１８              放射線撮像装置（放射線検出器）
１９              フラットパネル（基板）
２０              制御信号生成回路
２１              アクティブピクセル（ピクセル）
２２              シンチレーター
２３              フォトダイオード
２４              アクティブピクセル（ピクセル）
２５              リセット回路
２６              放射線センサー（放射線検出器）
２７              リセット回路
Ｒ                抵抗
Ｃｆ              容量
Ｖｏ              出力電圧
Ｌｒｅｓｅｔ＿Ｍ  リセット信号線Ｍ（リセット信号線）
Ｌｒｅａｄ＿Ｍ    読出し信号線Ｍ（読出し信号線）
Ｖａｍｐ＿ｂ＿Ｎ  リセット用電圧ラインＮ
Ｉｏｕｔ＿Ｎ      出力ラインＮ
Ｒｅｓｅｔ＿Ｍ    リセット信号Ｍ（リセット信号）
Ｒｅａｄ＿Ｍ      読出し信号Ｍ（読出し信号）
ＲｓｔＳＷ        リセットスイッチ
ＳＷ１            スイッチ１
ＳＷ２            スイッチ２
ＳＷ３            スイッチ３
ＳＷ４            スイッチ４
ＳＷ５            スイッチ５
ＳＷ６            スイッチ６
ＳＷ７            スイッチ７
【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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