(57)【要約】【課題】高速駆動を必要とせずに、入射する光量又は放射線量を調整（ＡＥＣ制御）することができる放射線撮像装置及びその駆動方法を提供することができるようにする。【解決手段】同一基板上に画像情報を出力する変換部内に配設された第１の変換素子１０１を有する画素１０３とは独立して、変換部に入射する放射線の総照射量を検出するための第２の光電変換素子１０８を配設するようにして、入射する放射線量を調整するために第１の変換素子１０１からの出力を高速で読み出すことが不要になるとともに、放射線量を調整するためのセンサを別途設ける必要がなくなるため、放射線撮像装置の構成を簡易にすることができるようにする。【選択図】　　　　図１
2004130058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１の変換素子と前記第１の変換素子に接続されたスイッチ素子とを有する画素を複数備える変換部を有し、
前記変換部に入射した放射線量に応じて画像情報を出力する放射線撮像装置であって、
前記変換部内に入射した放射線の総照射量、前記変換部内への放射線の入射及び放射線の停止のうち、少なくともいずれか１つを検出するために前記基板上に配設された第２の変換素子と、
前記第２の変換素子と接続され、前記第２の変換素子からの信号を処理する処理回路部とを有することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記処理回路部は、
前記第２の変換素子からの出力電荷を加算する加算手段と、
前記加算手段で加算された電荷を積分する積分手段と、
前記積分手段で積分された値と予め設定されている閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段において前記閾値よりも前記積分値が大きいと判定されたときには、前記変換部への放射線の照射を停止する放射線遮断手段と
を含む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】
前記第２の変換素子が前記基板上の複数の個所に設けられており、前記処理回路部は、複数の第２の変換素子の中から最適個所の第２の変換素子を選択して放射線照射量を検出す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４】
前記第１の変換素子は、列方向及び行方向に等間隔ｐで配設されており、前記第２の変換素子の受光面の面積Ｓが、
Ｓ＝ｗ×ｈ（ｗ＜ｐ、ｈ＝ｋ×ｐ、ｋ≧１）
ただし、ｗは第２の変換素子の行方向の長さ
ｈは第２の変換素子の列方向の長さ
ｋは実数
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記第１の変換素子がＭＩＳ型半導体構造で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記処理回路部は、前記第２の変換素子の出力をもとに、前記第１の変換素子からの出力電荷を蓄積するメモリの蓄積停止タイミングを決定する手段を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記第１の変換素子に接続される信号線を有し、前記第２の変換素子は前記画素間に配設され、かつ前記信号線間に配設されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
入射した放射線に対応した画像情報を出力する放射線撮像装置であって、
基板と、
入射した放射線を電気信号に変換する第１の変換素子と、前記第１の変換素子に接続されたスイッチ素子とを有する画素を前記基板上に複数備えた変換部と、前記基板上に設けられ、入射した放射線を電気信号に変換する第２の変換素子と、前記第２の変換素子に接続され、前記第２の変換素子に接続された処理回路部とを備えた総照射量検出手段と
を含み、
前記第１の変換素子に入射した放射線量に応じて画像情報を出力するタイミングでは、前記第２の変換素子の放射線検出をオフ状態にすることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項９】
前記第２の変換素子はＴＦＴ構造を有しており、
前記処理回路部は、前記第２の変換素子のソース電極及びドレイン電極を接地し又は両者を同電位にすることにより、前記第２の変換素子の放射線検出をオフ状態にすることを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記処理回路部は、前記第２の変換素子からの電気信号を外部に取り出す際に、前記電気信号を電流として取り出すことを特徴とする請求項８又は９に記載の放射線撮像装置。
【請求項１１】
前記処理回路部は、
前記第２の変換素子からの出力電荷を加算する加算手段と、
前記加算手段で加算された電荷を積分する積分手段と、
前記積分手段で積分された値と予め設定されている閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段において前記閾値よりも前記積分値が大きいと判定されたときには、前記変換部への放射線の照射を停止する放射線遮断手段と
を含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
基板上に第１の変換素子と前記第１の変換素子に接続されたスイッチ素子とを有する画素を複数備える変換部と、
前記第１の変換素子とは別に前記基板上に配設された第２の変換素子と、
前記第２の変換素子と接続された処理回路部とを有する放射線撮像装置を駆動するための駆動方法であって、
前記第２の変換素子からの出力に応じて、放射線の総照射量、放射線の入射及び放射線の停止のうち、少なくともいずれか１つを前記処理回路部で検出することを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。
【請求項１３】
前記処理回路部での処理は、
前記第２の変換素子からの出力信号を加算する加算ステップと、
前記加算ステップで加算された信号を積分する積分ステップと、
前記積分ステップで積分された値と予め設定されている閾値とを比較する比較ステップと、
前記比較ステップにおいて前記閾値よりも前記積分値が大きいと判定されたときには、前記変換部への放射線の照射を停止する放射線遮断ステップと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置の駆動方法。
【請求項１４】
入射した放射線に対応した画像情報を出力する放射線撮像装置の駆動方法であって、
入射した放射線を電気信号に変換する第１の変換素子と、
基板上に設けられ、入射した放射線を電気信号に変換する第２の変換素子と
を含む放射線撮像装置を用いて、
前記第１の変換素子に入射した放射線量に応じて画像情報を出力するタイミングでは、前記第２の変換素子の放射線検出をオフ状態にすることを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線撮像装置及びその駆動方法に関し、特に、放射線により像を形成するものや、入射した放射線に対応した画像情報を出力するものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、医療業界において「Ｘ線画像情報のディジタル化」の要求が高まりつつある。このディジタル化が達成されれば、医師が最適なアングルでの患者のＸ線画像情報をリアルタイムに知ることができ、その得られたＸ線画像情報を光磁気ディスクのような媒体を用いて記録及び管理をすることができる。また、ファクシミリや他の通信方式等を利用すれば、患者のＸ線画像情報を世界中のどこの病院にも短時間で送ることが可能となる。
【０００３】
また、建物の躯体などの物体内部の検査に代表される非破壊検査などにおいても、Ｘ線撮影をするための各種機器の設置や必要とする部位の撮影を、何度もやり直せるものでもない。
【０００４】
したがって、このような分野においても、所望部位のＸ線画像情報をリアルタイムに提供することに対する要求は高い。そこで、最近ではフイルムの代わりにＣＣＤ固体撮像素子やアモルファスシリコンセンサを用いたＸ線撮像装置が提案されてきている。
【０００５】
次に、本発明者らが以前提案した放射線撮像装置の一例を説明する。
図１１は、二次元エリアセンサの構成を示す回路図である。また、図１２は、二次元エリアセンサの１画素に相当する各構成素子の平面図及び断面図であり、図１２（ａ）はその平面図、図１２（ｂ）はその断面図である。
【０００６】
図１１の放射線撮像装置においては、センサ素子１１０１と接続された転送用トランジスタ１１０２を１組として構成される画素１１０３が、２次元状に縦４セル、横４セルの合計１６画素で構成されている。
【０００７】
そして、センサ素子１１０１はバイアス手段１１０４に接続され、転送用トランジスタ１１０２はそのゲートがゲート線を介してシフトレジスタ１１０５と接続されている。また、転送用トランジスタ１１０２の出力信号は信号出力線を介して増幅器・マルチプレクサ・Ａ／Ｄ変換器１１０６に転送され、順次信号処理される。また、転送用トランジスタ１１０２の信号出力線には、リセット手段１１０７が接続されている。
【０００８】
図１１の破線で囲んだ部分は、大面積の同一絶縁基板１１０８上に形成されているが、このうち１画素に相当する部分の平面図を図１２（ａ）に示す。
図１２（ａ）に示すように、１画素には１つの光電変換素子１１０１と、１つの転送用トランジスタ（ＴＦＴ）１１０２と、信号配線ＳＩＧが形成されている。
【０００９】
また、図１２（ａ）中の破線Ａ−Ｂ間で示した部分の断面図を図１２（ｂ）に示す。
図１２（ｂ）に示した層構成によれば、絶縁基板１上に、光電変換素子１１０１、ＴＦＴ１１０２、及び信号配線ＳＩＧが同時に積層されて構成されている。これらは、絶縁基板１上に共通の下部メタル層２、窒化シリコン層（ＳｉＮ）７、ｉ層４、ｎ層５、及び上部メタル層６の順に積層され、各層のエッチングのみで形成されている。その後、光電変換素子１１０１としてＰ層２３、Ｉ層２４、Ｎ層２５を形成し、その上にＩＴＯ等からなる上部電極層２６を形成する。
【００１０】
また、画素上部には、パッシベーション用窒化シリコン膜（ＳｉＮ）８とＣｓＩ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ等の放射線を可視光に波長変換する蛍光体１２が形成されている。放射線撮像装置に像情報の含まれるＸ線１３が入射すると、蛍光体１２で像情報光１４に変換され、この光が光電変換素子Ｓ１１に入射する。
【００１１】
次に、放射線撮像装置における、Ｘ線源から照射されるＸ線の露出を自動的に制御する、Ｘ線自動露出制御装置（ＡＥＣ）について説明をする。
【００１２】
一般に、２次元状に配設されたセンサを有する放射線撮像装置において、入力される光量を調整（ＡＥＣ制御）することが必要である。これは以下に示す２つに分類することができる。
（１）ＡＥＣ制御用のセンサを、放射線撮像装置とは別に別途設ける。
（２）放射線撮像装置内の全部あるいは一部のセンサを高速で読み出して、ＡＥＣ制御用信号とする。
【００１３】
従来は、入力するＸ線パターンを２次元画像化する２次元センサの前面に、Ｘ線の減衰が５％程度である薄型のＡＥＣ制御用センサを複数個配置して、これらのＡＥＣ制御用センサの出力によりＸ線の曝射をストップして、画像化に適切なＸ線量を得ようとするものであった。ここで使用されるＡＥＣ制御用センサとしては、イオンチャンバで直接的に電荷として取り出すものや、蛍光体光をファイバーで外部に取り出し、フォトマルで電荷に変換するものが使用されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したように、２次元状に配設された放射線撮像装置において、別途ＡＥＣ制御用のセンサを設けて入力される光量また放射線量を調整（ＡＥＣ制御）する場合、ＡＥＣ制御用センサの配置が問題となる。つまり、一般にＡＥＣ制御に必要な情報は被写体の中央部分にあり、画像撮像用センサによる撮像に支障無いようにＡＥＣ制御用センサを配置するには別途光学手段、あるいは光学的減衰の非常に小さいＡＥＣ制御用センサが必要となる。
【００１５】
また、全画素を使用する場合には、画素数の比較的少ないセンサではＡＥＣ制御が可能であるが、画素数が２０００個×２０００個を超えるようなセンサでは高速駆動用回路が必要となり、装置全体のコスト上昇を引き起こすことになる。
【００１６】
また、高速で駆動をする必要があるために、放射線撮像装置のセンサにおいて、電荷の蓄積時間及び電荷の転送時間、容量のリセット時間等の時間を十分にとることが困難となり、結果的に撮像画像の画質低下を引き起こしてしまうという問題がある。
【００１７】
本発明は上述の問題点にかんがみてなされたもので、高速駆動を必要とせずに、入射する光量又は放射線量を調整（ＡＥＣ制御）することができる放射線撮像装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線撮像装置は、基板上に第１の変換素子と前記第１の変換素子に接続されたスイッチ素子とを有する画素を複数備える変換部を有し、前記変換部に入射した放射線量に応じて画像情報を出力する放射線撮像装置であって、前記変換部内に入射した放射線の総照射量、前記変換部内への放射線の入射及び放射線の停止のうち、少なくともいずれか１つを検出するために前記基板上に配設された第２の変換素子と、前記第２の変換素子と接続され、前記第２の変換素子からの信号を処理する処理回路部とを有する。
【００１９】
本発明の放射線撮像装置の一態様では、前記処理回路部は、前記第２の変換素子からの出力電荷を加算する加算手段と、前記加算手段で加算された電荷を積分する積分手段と、前記積分手段で積分された値と予め設定されている閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段において前記閾値よりも前記積分値が大きいと判定されたときには、前記変換部への放射線の照射を停止する放射線遮断手段とを含む。
【００２０】
本発明の放射線撮像装置の一態様では、前記第２の変換素子が前記基板上の複数の個所に設けられており、前記処理回路部は、複数の第２の変換素子の中から最適個所の第２の変換素子を選択して放射線照射量を検出する。
【００２１】
本発明の放射線撮像装置の一態様では、前記第１の変換素子は、列方向及び行方向に等間隔ｐで配設されており、前記第２の変換素子の受光面の面積Ｓが、
Ｓ＝ｗ×ｈ（ｗ＜ｐ、ｈ＝ｋ×ｐ、ｋ≧１）
ただし、ｗは第２の変換素子の行方向の長さ
ｈは第２の変換素子の列方向の長さ
ｋは実数
である。
【００２２】
本発明の放射線撮像装置の一態様では、前記第１の変換素子がＭＩＳ型半導体構造で形成されている。
【００２３】
本発明の放射線撮像装置の一態様では、前記処理回路部は、前記第２の変換素子の出力をもとに、前記第１の変換素子からの出力電荷を蓄積するメモリの蓄積停止タイミングを決定する手段を有する。
【００２４】
本発明の放射線撮像装置の一態様では、前記第１の変換素子に接続される信号線を有し、前記第２の変換素子は前記画素間に配設され、かつ前記信号線間に配設されている。
【００２５】
本発明の放射線撮像装置の一態様では、入射した放射線に対応した画像情報を出力する放射線撮像装置であって、基板と、入射した放射線を電気信号に変換する第１の変換素子と、前記第１の変換素子に接続されたスイッチ素子とを有する画素を前記基板上に複数備えた変換部と、前記基板上に設けられ、入射した放射線を電気信号に変換する第２の変換素子と、前記第２の変換素子に接続され、前記第２の変換素子に接続された処理回路部とを備えた総照射量検出手段とを含み、　前記第１の変換素子に入射した放射線量に応じて画像情報を出力するタイミングでは、前記第２の変換素子の放射線検出をオフ状態にする。
【００２６】
本発明の放射線撮像装置の一態様では、前記第２の変換素子はＴＦＴ構造を有しており、前記処理回路部は、前記第２の変換素子のソース電極及びドレイン電極を接地し又は両者を同電位にすることにより、前記第２の変換素子の放射線検出をオフ状態にする。
【００２７】
本発明の放射線撮像装置の一態様では、前記処理回路部は、前記第２の変換素子からの電気信号を外部に取り出す際に、前記電気信号を電流として取り出す。
【００２８】
本発明の放射線撮像装置の駆動方法は、基板上に第１の変換素子と前記第１の変換素子に接続されたスイッチ素子とを有する画素を複数備える変換部と、前記第１の変換素子とは別に前記基板上に配設された第２の変換素子と、前記第２の変換素子と接続された処理回路部とを有する放射線撮像装置を駆動するための駆動方法であって、前記第２の変換素子からの出力に応じて、放射線の総照射量、放射線の入射及び放射線の停止のうち、少なくともいずれか１つを前記処理回路部で検出する。
【００２９】
本発明の放射線撮像装置の駆動方法の一態様では、前記処理回路部での処理は、　前記第２の変換素子からの出力信号を加算する加算ステップと、前記加算ステップで加算された信号を積分する積分ステップと、前記積分ステップで積分された値と予め設定されている閾値とを比較する比較ステップと、前記比較ステップにおいて前記閾値よりも前記積分値が大きいと判定されたときには、前記変換部への放射線の照射を停止する放射線遮断ステップとを含む。
【００３０】
本発明の放射線撮像装置の駆動方法の一態様では、入射した放射線に対応した画像情報を出力する放射線撮像装置の駆動方法であって、入射した放射線を電気信号に変換する第１の変換素子と、基板上に設けられ、入射した放射線を電気信号に変換する第２の変換素子とを含む放射線撮像装置を用いて、前記第１の変換素子に入射した放射線量に応じて画像情報を出力するタイミングでは、前記第２の変換素子の放射線検出をオフ状態にする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら本発明の放射線撮像装置及びその駆動方法の実施の形態について説明する。
【００３２】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の放射線撮像装置の回路図である。図１に示すように、本実施形態の放射線撮像装置は、第１の光電変換素子１０１及びこれに接続された転送用スイッチ素子であるトランジスタ１０２からなる画素１０３が２次元（マトリクス）状に多数配置されてなる変換部を構成する光電変換基板１１１と、第２の光電変換素子１０８及びこれに接続され、変換部内に入射した放射線の総照射量を検出する処理回路部である第２の増幅器（ＡＭＰ）１１０とを備えた総照射量検出手段とを有して構成されている。ここでは図示の便宜上、縦４セル、横４セルの合計１６画素を示している。
【００３３】
そして、第１の光電変換素子１０１は、第１のバイアス手段１０４に接続され、トランジスタ１０２はそのゲートが行毎にゲート線Ｇ１〜Ｇ４を介してシフトレジスタ１０５と接続されている。また、トランジスタ１０２の出力信号は列毎に信号線Ｓ１〜Ｓ４を介して増幅器・マルチプレクサ・Ａ／Ｄ変換器１０６に転送され、順次信号処理される。また、トランジスタ１０２の列毎の信号線Ｓ１〜Ｓ４には、リセット手段１０７が接続されている。
【００３４】
更に、通常の画像を撮像するための第１の光電変換素子１０１とは異なる形状をした、図１の斜線でハッチングをつけた細長い形状の第２の光電変換素子１０８が光電変換基板１１１に配置されている。
【００３５】
第１の光電変換素子１０１は、図１において灰色に着色された素子の部分であり、４個×４個の２次元状に等ピッチ間隔ｐで配置されており、第１のバイアス手段（Ｂｉａｓ　Ｍｅａｎｓ）１０４に接続されている。
【００３６】
シフトレジスタ１０５により選択された行に対応する第１の光電変換素子１０１で生成された電荷は、トランジスタ１０２を介して読み出され、増幅器・マルチプレクサ・Ａ／Ｄ変換器１０６に転送され、選択的に増幅器（ＡＭＰ）で増幅され、その後、Ａ／Ｄ変換器で変換される。
【００３７】
その読み出した後に、リセット手段１０７により電荷のリセット動作が行われる。ただし、これは放射線撮像装置の構造により必要ない場合もある。
【００３８】
第２の光電変換素子１０８は、画素１０３間に、かつ列方向の信号線（Ｓ２とＳ３）間に細長く配置されている。ここで、第２の光電変換素子１０８は、第１の光電変換素子１０１と同一平面内で同層構成に配置されるため、第２の光電変換素子１０８に隣接して配置された第１の光電変換素子１０１’は、その他の第１の光電変換素子１０１よりもその面積を小さくして構成される。
【００３９】
第２の光電変換素子１０８は、第２のバイアス手段（Ｂｉａｓ　Ｍｅａｎｓ）１０９に接続されており、その電荷の読出しの際には、シフトレジスタ１０５により選択されることなく、入射光量に応じて電荷を常に出力することができる。そのため、常に一定電位が印加されている。この第２の光電変換素子１０８で検出された電荷は、第２の増幅器（ＡＭＰ）１１０で増幅され、この出力を加算することにより放射線の総照射量を検出している。
【００４０】
本実施形態によれば、ＡＥＣ制御用センサ（第２の光電変換素子１０８）を光電変換基板１１１内に作り込むため、ＡＥＣ制御用センサを別体で設ける必要が無くなり、放射線検出装置を小型化できるとともに、回路構成を簡易にすることが可能となる。また、ＡＥＣ制御用センサと画像情報に使用するセンサ（第１の光電変換素子１０１）とを別構成とし、それぞれ別に処理回路部を設けることにより、電荷の読み出しを高速駆動で行う必要も無くなるため、撮像画像の画質低下を防止することができる。
【００４１】
また、ＡＥＣ制御用センサ（第２の光電変換素子１０８）を行方向の駆動配線と交差して複数の画素にまたがるように配置し、列方向の信号線Ｓ１〜Ｓ４に平行に配置させ、列方向の信号線Ｓ１〜Ｓ４と交差する部分を設けないようにすることによって、信号線Ｓ１〜Ｓ４に余分な容量が寄生することがないため、ＳＮ比の高い出力信号の読み出しを行うことが可能となる。また、信号線と平行な方向には複数の画素がまたがって配置されているために、放射線照射量も広い領域で平均化して検出できるため好ましい。
【００４２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態を図２及び図３に基づいて説明する。
図２は、本実施形態の放射線撮像装置の回路図である。また、図３は、放射線撮像装置の１画素に相当する各構成素子の平面図及び断面図であり、図３（ａ）はその平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中の破線Ａ−Ｂ間で示した部分の断面図である。
【００４３】
本実施形態において、第１の光電変換素子２０１はＰＩＮ構造をしている。スイッチ素子２０２はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）で形成されている。また、スイッチ素子２０２のゲートはゲート線Ｇ１〜Ｇ３を介してシフトレジスタ２０８に接続されている。また、スイッチ素子２０２からの出力信号は、信号線Ｓ１〜Ｓ３を介して外部に出力される。
【００４４】
基板上に配設された光電変換回路部２０３内に、通常の画像を読み出すための第１の光電変換素子２０１に比べて細長く、通常の画素の信号線方向に複数の画素にまたがって第２の光電変換素子２０４が配置されている。特に、本実施形態においては、櫛歯状の形状で形成されている。
【００４５】
第２の光電変換素子２０４は、第１の光電変換素子２０１と同一平面内に配置されるため、これに隣接して配置された第１の光電変換素子２０１’は、他の第１の光電変換素子２０１よりも面積を小さくして形成されており、この面積の減少分は読み出した後の画像補正により補うことが可能である。
【００４６】
また、第２の光電変換素子２０４は、画像情報を得るための第１のバイアス電源２０５とは独立して第２のバイアス電源（Ｂｉａｓ２）２０６に接続されており、入射光量に応じて電荷を常に出力する。従って、常にバイアスが印加された状態となっている。そして、その電荷は増幅器（ＡＭＰ２）２０７により増幅される。
【００４７】
図３は、放射線撮像装置の１画素に相当する各構成素子及び第２の光電変換素子２０４の平面図及び断面であり、図３（ａ）はその平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のその断面図である。
【００４８】
ここで、ＡＥＣ制御用センサである第２の光電変換素子２０４の層構成は、ＴＦＴ２０２の下部メタル層２を削除した構成となっている。以下にその形成方法を示す。
【００４９】
まず、絶縁材料であるガラス基板１上にスパッタ等により、下部メタル層２としてＣｒを約５０ｎｍ程度堆積させ、その後フォトリソグラフィによりパターニングを行い、不必要なエリアをエッチングする。これにより、ＴＦＴ２０２のゲート電極が形成される。
【００５０】
次に、ＣＶＤにより同一真空内で窒化シリコン膜（ＳｉＮ）７、ｉ層４、ｎ層５をそれぞれ約２００ｎｍ、５００ｎｍ、５０ｎｍ堆積する。これら各層はＴＦＴ２０２においては、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）７がゲート絶縁膜、ｉ層４が半導体層、ｎ層５がオーミックコンタクト層となる。また、第２の光電変換素子２０４においては、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）７が下部絶縁層、ｉ層４が光電変換半導体層、ｎ層５がオーミックコンタクト層となる。
【００５１】
各層堆積後、Ａｌをスパッタ等で約１０００ｎｍ堆積させる。更に、フォトリソグラフィによりパターニングを行い、不必要なエリアをエッチングにて除去する。これにより、ＴＦＴ２０２の主電極であるソース電極並びにドレイン電極、信号線ＳＩＧとなる上部メタル層６が形成される。また、第２の光電変換素子２０４においては、上部電極３０が形成される。
【００５２】
その後、第１の光電変換素子２０１’としてＰ層２３、Ｉ層２４、Ｎ層２５を形成し、その上にＩＴＯ等からなる上部電極層２６を形成する。更に、ＴＦＴ２０２のチャネル部のみｎ層５をＲＩＥでエッチングし、その後不必要なＳｉＮ膜７、ｉ層４、ｎ層５に対してエッチングを行うことで各素子が分離される。
【００５３】
前述の作製プロセスにより、第１の光電変換素子２０１’、ＴＦＴ２０２、第２の光電変換素子２０４が作製される。以上、１画素について説明を行ったが他の画素についても同時に形成されることは言うまでもない。
【００５４】
また、耐久性を向上させるために、各素子の上部に窒化シリコン膜（ＳｉＮ）等のパッシベーション膜８を形成して覆い、更に、ＣｓＩ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ等の波長変換体となる蛍光体１２を形成する。
【００５５】
本実施形態においては、ＡＥＣ制御用センサである第２の光電変換素子２０４では、入射した放射線の総照射量のみが分かればよいため、その放射線照射中は常にバイアスを印加している。そのため第２の光電変換素子２０４は、ＴＦＴ２０２の下部メタル層２を取り除いた構成で作製することができるため、作製プロセスを簡単にすることができ、コスト低減を図ることができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態を図４及び図５に基づいて説明する。
図４は、本実施形態の放射線撮像装置の回路図である。また、図５は、放射線撮像装置の１画素に相当する各構成素子の平面図と断面図であり、図５（ａ）はその平面図、図５（ｂ）にその断面図を示す。本実施例においては第１の光電変換素子４０１はＭＩＳ型構造からなり、スイッチ素子４０２はＴＦＴからなる。
【００５７】
本実施例においても、第２の光電変換素子４０３に隣接して配置された第１の光電変換素子４０１’は、その他の第１の光電変換素子４０１よりも面積を小さくする。
【００５８】
第２の光電変換素子４０３は、第２のバイアス電源（Ｂｉａｓ２）２０６に接続されており、読出しの際にはシフトレジスタ２０８により選択される必要はなく、入射光量に応じて電荷が常に出力するようにバイアスが常に印加されている。また、第２の光電変換素子４０３で生成された電荷は、増幅器（ＡＭＰ２）２０７により増幅される。
【００５９】
図５は、第２の光電変換素子４０３とそれに隣接する第１の光電変換素子４０１’を含む１画素の平面図及び断面図であり、図５（ａ）はその平面図であり、図５（ｂ）は断面図である。以下にその形成方法を示す。
【００６０】
まず、絶縁材料であるガラス基板１上にスパッタ等により、Ｃｒを約５０ｎｍ堆積させて下部電極層２を形成し、その後フォトリソグラフィによりパターニングを行い、不必要なエリアをエッチングする。この際に、第２の光電変換素子４０３が形成される領域の下部電極層２は取り除いておく。これにより光電変換素子４０１’の下部電極、ＴＦＴ４０２のゲート電極、及びキャパシタ４０７の下部電極が形成される。
【００６１】
次に、ＣＶＤにより同一真空内で窒化シリコン層（ＳｉＮ）７、ｉ層４、ｎ層５をそれぞれ約２００ｎｍ、５００ｎｍ、５０ｎｍ堆積する。これら各層は光電変換素子４０１’においては、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）７が下部絶縁層、ｉ層４が光電変換半導体層、ｎ層５がホール注入阻止層となる。また、ＴＦＴ４０２においては、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）７がゲート絶縁膜、ｉ層４が半導体層、ｎ層５がオーミックコンタクト層となる。更に、キャパシタ４０７においては、それら窒化シリコン膜（ＳｉＮ）７、ｉ層４、ｎ層５が中間層となり、第２の光電変換素子４０３においては、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）７が下部絶縁層、ｉ層４が光電変換半導体層、ｎ層５がオーミックコンタクト層となる。
また、これらは信号配線ＳＩＧのクロス部絶縁層としても使われる。
【００６２】
各層の厚さはこれに限らず二次元エリアセンサとして使用する電圧、電流、電荷、入射光量等により最適に設計するが、少なくとも窒化シリコン層（ＳｉＮ）７は電子とホールが通過できず、また、ＴＦＴ４０２のゲート絶縁膜として機能させるためには、５０ｎｍ以上の厚さが必要である。
【００６３】
各層堆積後、上部メタル層６としてＡｌをスパッタ等で約１０００ｎｍ堆積させる。更に、フォトリソグラフィによりパターニングを行い、不必要なエリアをエッチングにて除去する。これにより、光電変換素子４０１’の上部電極、ＴＦＴ４０２の主電極であるソース電極並びにドレイン電極、キャパシタ４０７の上部電極、信号配線ＳＩＧ、また、第２の光電変換素子４０３においては、上部電極３０が形成される。ここで、素子の特性により第１及び第２の光電変換素子４０１’、４０３の上部電極上のみにＩＴＯ等を設けてもよい。
【００６４】
また、更に、ＴＦＴ４０２のチャネル部のみｎ層５をＲＩＥでエッチングし、その後不必要な窒化シリコン層（ＳｉＮ）７、ｉ層４、ｎ層５をエッチングし各素子が分離される。
【００６５】
前述の作製プロセスにより、第１の光電変換素子４０１’、ＴＦＴ４０２、第２の光電変換素子４０３及びキャパシタ４０７が作成される。以上、１画素について説明を行ったが他の画素についても同時に形成されることは言うまでもない。
【００６６】
また、耐久性を向上させるために、各素子の上部を窒化シリコン（ＳｉＮ）等のパッシベーション膜８を形成して覆い、更に、ＣｓＩ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ等の波長変換体となる蛍光体１２を形成する。
【００６７】
ここで、ＡＥＣ制御用センサである第２の光電変換素子４０３での層構成は、前述したように第１の光電変換素子４０１’、ＴＦＴ４０２及びキャパシタ４０７の下部メタル層２を削除した層構成である。
【００６８】
このように、ＡＥＣ制御用センサ（第２の光電変換素子４０３）では、入射した放射線の総照射量のみが分かればよいために、第１の光電変換素子４０１’及びスイッチ素子４０２などの層構成とともに作製することができるため、ＡＥＣ制御用センサの作製プロセスを簡略化することができ、コスト低減を図ることができる。
【００６９】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態を図６に基づいて説明する。
図６は、本実施形態の放射線撮像装置のシステム構成図である。Ｘ線発生部６０１から曝射されたＸ線は、不図示の蛍光部により可視光に変換されて、像情報を有する放射線が２次元センサ６０２に入射する。
【００７０】
また、この２次元センサ６０２への入射と同時に、センサ基板上に作り込まれたＡＥＣ制御用センサである第２の光電変換素子の第１光電変換部６０３、第２光電変換部６０４、第３光電変換部６０５にも可視光に変換された光が照射する。
【００７１】
ＡＥＣ制御用センサである第２の光電変換素子の各光電変換部６０３〜６０５は、それぞれがセンサ基板内の異なる場所に配置されている。例えば、図１３に示すようなストライプ状のＡＥＣ制御用センサ（第２の光電変換素子）のグループＬ、Ｒ、Ｃの集合が挙げられる。
【００７２】
第２の光電変換素子の各光電変換部６０３〜６０５で入射光から発生した電荷は、各光電変換部６０３〜６０５から取り出されて、各加算部６０６〜６０８でグループごとに加算される。ここでの加算方法は単純に加算する他に、図１３に示すように６本のストライプに重み付けを行って加算をしてもよい。これらの各加算部６０６〜６０８で加算された電荷は、それぞれ各積分部６０９〜６１１で積分され、各積分出力は選択部６１２に入力される。
【００７３】
選択部６１２では、各積分部６０９〜６１１である３チャンネルの積分出力を選択的に使用するか、加算して使用するかを制御する。この制御は、撮影される部位に依存しており、例えば、胸部正面の撮影であれば、グループＬとグループＲのいずれかの出力が大きい方を選択し、腹部や胸部側面の撮影であれば、グループＣの出力を単独で採用するなどである。
【００７４】
選択部６１２で選択された出力は、比較部６１４において閾値設定部６１３で予め設定されている閾値と比較される。この閾値よりも当該出力が大きければ、Ｘ線遮断部６１５を駆動して、Ｘ線発生部６０１からのＸ線の曝射を停止させる。このＸ線曝射の停止が行われると、２次元センサ６０２の積分が終了し、その２次元センサ６０２からのデータは、ＡＤ変換された後にメモリ６１６に転送されて記憶される。このメモリ６１６に記憶されたデータは、システムバス６１７を介して接続されているシステム制御部６１８で制御され、その読み出し等がなされる。
【００７５】
このように第２の光電変換素子を用いてその出力を利用することにより、Ｘ線の曝射停止の制御を行うことができるとともに、これに起因して２次元センサ６０２の積分を早期に終了して、その２次元センサ６０２に蓄積される不必要なオフセット電荷を制限することができる。
【００７６】
また、データの取り込みをＸ線の曝射停止に合わせて行うようにすることによって、撮影画像の表示を早期に行うことができるようになる。
【００７７】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態を図７に基づいて説明する。
図７は、本実施形態の放射線撮像装置の回路図である。なお、前記第１の実施形態の図１で説明した構成要素には同一の符号を付し、以下では前記第１の実施形態との相違点について説明する。
【００７８】
本実施形態においては、ＡＥＣ制御用センサである第２の光電変換素子７０１が４画素分の大きさ（端の画素から端の画素まで）となっている。
【００７９】
このように信号線Ｓ１〜Ｓ４と平行な方向の幅は画素１０３のピッチよりも小さく、もう一方の幅は４画素分にわたっているため画素１０３のピッチの約４倍となっている。このように、信号線Ｓ１〜Ｓ４と交差しない方向に幅を大きくして、ＡＥＣ制御用センサである第２の光電変換素子７０１の受光面積を大きくすることにより、ＡＥＣ制御用センサである第２の光電変換素子７０１で発生する光電流を増加させることが可能となり、ＡＥＣ制御用センサ（第２の光電変換素子７０１）の感度を向上させることが可能となる。
【００８０】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態を図８に基づいて説明する。
図８は、本実施形態の放射線撮像装置の回路図である。なお、前記第１の実施形態の図１で説明した構成要素には同一の符号を付し、以下では前記第１の実施形態との相違点について説明する。
【００８１】
本実施形態においては、同一の列内に配された第１の光電変換素子でもＡＥＣ制御用センサである第２の光電変換素子８０１と隣接していない第１の光電変換素子においては、通常の画素の大きさにしている。
【００８２】
このような構成とすることにより、第１の光電変換素子における出力を、光電変換素子が小さくなっていることにより補正する画素の数を少なくすることが可能となる。
【００８３】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態を図９に基づいて説明する。
図９は、本実施形態の放射線撮像装置の全体回路図である。なお、前記第１の実施形態の図１で説明した構成要素には同一の符号を付し、以下では前記第１の実施形態との相違点について説明する。
【００８４】
本実施形態においては、第２の光電変換素子９０１が第１の光電変換素子形成領域同一の長さ、もしくは幅を有しており第１の光電変換素子の大きさを全ての画素で同じにしている。
【００８５】
このように、第１の光電変換素子の大きさを全ての画素で同じにすることにより、第１の光電変換素子における光電変換素子の大きさが異なることによる、出力補正する必要性が無くすことができる。
【００８６】
（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態を図１０に基づいて説明する。
図１０は、本実施形態の放射線撮像装置の回路図である。なお、前記第１の実施形態の図１で説明した構成要素には同一の符号を付している。以下では前記第１の実施形態との相違点について説明する。
【００８７】
本実施形態においては、ＡＥＣ制御用の第２の光電変換素子１０８を第１の光電変換素子形成領域に局所的に設けながらも、かつ第１の光電変換素子１０１の大きさを全ての画素で同じにしている点である。
【００８８】
このように、第１の光電変換素子の大きさを全ての画素で同じにすることにより、第１の光電変換素子における光電変換素子の大きさが異なることによる、出力補正する必要性が無くすことができる。
【００８９】
（第９の実施形態）
以下、本発明の第９の実施形態を図１４及び図１５に基づいて説明する。
図１４は、本実施形態の放射線撮像装置の回路図である。また、図１５は、放射線撮像装置の１画素に相当する各構成素子の平面図と断面図であり、図１５（ａ）にその平面図、図１５（ｂ）にその断面図を示す。
【００９０】
本実施形態においては、第１の光電変換素子９０１はＭＩＳ型構造からなり、スイッチ素子９０２はＴＦＴからなる。放射線撮像装置は、第１の光電変換素子９０１、スイッチ素子９０２、キャパシタ９０４を１画素として形成されている。また、第２の光電変換素子９０３は、ＴＦＴ型の構造となっており、そのゲート（下メタル）が、一定電位になるようにバイアスが印加されている構造となっている。
【００９１】
本実施形態においても、第２の光電変換素子９０３に隣接して配置された第１の光電変換素子９０１’は、その他の第１の光電変換素子９０１よりもその面積を小さくして構成される。
【００９２】
第２の光電変換素子９０３のソースもしくはドレイン電極は、第２のバイアス電源（Ｂｉａｓ２）２０６に接続されており、読出しの際にはシフトレジスタ２０８により選択される必要はなく、入射光量に応じて電荷が常に出力するようにバイアスが常に印加されている。また、ゲート電極は一定電位、図１４では負のバイアスが印加されている。第２の光電変換素子９０３で生成された電荷は、増幅器（ＡＭＰ２）２０７により増幅される。
【００９３】
図１５は、第２の光電変換素子９０３とそれに隣接する第１の光電変換素子９０１’を含む１画素の平面図及び断面図であり、図１５（ａ）はその平面図であり、図１５（ｂ）は断面図である。形成方法は、第３の実施形態で述べたのと同様の方法を用い、第２の光電変換素子のゲート（下電極）を残した構成とすればよい。
【００９４】
また、耐久性を向上させるために、各素子の上部を窒化シリコン（ＳｉＮ）等のパッシベーション膜８を形成して覆い、更に、ＣｓＩ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ等の波長変換体となる蛍光体１２を形成する。
【００９５】
本実施形態においては、第２の光電変換素子９０３をスイッチ素子９０２であるＴＦＴ同様の層構成として、プロセスの簡易化を図り、更に、第２の光電変換素子９０３の特性も安定したものを得ることが可能となる。
【００９６】
また、第２の光電変換素子９０３にかかるソース・ドレインへのバイアス、ゲートへのバイアス、信号の増幅などの処理回路を、第２の光電変換素子９０３が配された領域から近い辺に集めることによって、配線の引き回しが容易になって好ましい。
【００９７】
（第１０の実施形態）
次に、第２の光電変換素子の駆動及び信号の処理について説明する。
以下、本発明の第１０の実施形態を図１６に基づいて説明する。
図１６は、図１４に示した第２の光電変換素子９０３がＴＦＴ型センサである場合の処理回路部を示している。図１６に示すように、本実施形態の放射線撮像装置は、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ１００と、図１４における第２の増幅器（ＡＭＰ２）であるオペアンプＯＰ１００と、電源Ｍ１００と、フィードバック抵抗Ｒ１００とを備えている。
【００９８】
放射線撮像装置の駆動方法としては、まず、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ１００のソース電極とドレイン電極との間にバイアスを印加し、ゲート電極を一定電位に固定する。
【００９９】
続いて、この状態で信号光が入射されると、光電流が発生し、正の信号電荷（ホール）がフィードバック抵抗Ｒ１００へ流れるため、この光電流をオペアンプＯＰ１００の出力端子で読み取ることが可能となる。この時、オペアンプＯＰ１００の正相入力端子に電源Ｍ１００を接続することにより、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ１００のソース電極の電位を電源Ｍ１００の電位にすることができる。
【０１００】
（第１１の実施形態）
以下、本発明の第１１の実施形態を図１７に基づいて説明する。
図１７は、図１４に示した第２の光電変換素子９０３がＴＦＴ型センサである場合の処理回路部を示し、また、第１０の実施形態の他の形態を示したものである。図１６に示すように、本実施形態の放射線撮像装置は、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ２００と、図１４における第２の増幅器（ＡＭＰ２）であるオペアンプＯＰ２００と、電源Ｍ２００と、スイッチＳＷ２００と、フィードバック容量Ｃ２００とを備えている。
【０１０１】
放射線撮像装置の駆動方法としては、まず、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ２００のソース電極とドレイン電極との間にバイアスを印加し、ゲート電極を一定電位に固定する。
【０１０２】
続いて、この状態で信号光が入射されると、光電流が発生し、正の信号電荷（ホール）がフィードバック容量Ｃ２００へ流れるため、オペアンプＯＰ２００の出力端子で蓄積された正の信号電荷（ホール）の総電荷量を読み取ることが可能となる。この時、スイッチＳＷ２００は開放されており、また、オペアンプＯＰ２００の正相入力端子に電源Ｍ２００を接続する事により、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ２００のソース電極の電位を電源Ｍ２００の電位にすることができる。
【０１０３】
続いて、オペアンプＯＰ２００の出力端子で蓄積された正の信号電荷（ホール）の総電荷量を読み取った後、スイッチＳＷ２００を閉じて、蓄積された総電荷をリセットする。
【０１０４】
（第１２の実施形態）
以下、本発明の第１２の実施形態を図１８に基づいて説明する。
図１８は、図１４に示した第２の光電変換素子９０３がＴＦＴ型センサである場合の処理回路部を示し、また、第１０の実施形態のその他の形態を示したものである。図１８に示すように、本実施形態の放射線撮像装置は、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ３００と、図１４における第２の増幅器（ＡＭＰ２）であるオペアンプＯＰ３００と、電源Ｍ３００と、スイッチＳＷ３００と、フィードバック抵抗Ｒ３００、Ｒ３１０とを備えている。
【０１０５】
放射線撮像装置の駆動方法としては、まず、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ３００のソース電極とドレイン電極との間にバイアスを印加し、ゲート電極を一定電位に固定する。
【０１０６】
続いて、この状態で信号光が入射されると、光電流が発生して、正の信号電荷（ホール）が蓄積容量Ｃ３００へ蓄積されるため、蓄積された正の信号電荷（ホール）の総電荷量の電位をオペアンプＯＰ３００によって（（Ｒ３００＋Ｒ３１０）／Ｒ３１０）の増幅率で増幅できるため、オペアンプＯＰ３００の出力端子で増幅された電位を読み取ることが可能となる。この時、スイッチＳＷ３００は開放されている。
【０１０７】
続いて、オペアンプＯＰ３００の出力端子で増幅された電位を読み取った後、スイッチＳＷ３００を閉じて蓄積された総電荷をリセットし、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ３００のソース電極を電源Ｍ３００の一定電位に固定する。
【０１０８】
（第１３の実施形態）
以下、本発明の第１３の実施形態を図１９に基づいて説明する。
図１９は、図１７に示した第２の光電変換素子Ｓ２００がＭＩＳ型センサである場合の処理回路部を示したものである。図１９に示すように、本実施形態の放射線撮像装置は、ＭＩＳ型である第２の光電変換素子Ｓ４００と、オペアンプＯＰ４００と、電源Ｍ４００、Ｍ４１０と、トランジスタＴ４００と、スイッチＳＷ４００と、フィードバック容量Ｃ４００とを備えている。
【０１０９】
放射線撮像装置の駆動方法としては、まず、ＭＩＳ型である第２の光電変換素子Ｓ４００の上下電極間にバイアスを印加する。
【０１１０】
続いて、この状態で信号光が入射されると、光電荷が発生し、正の信号電荷（ホール）がフィードバック容量Ｃ４００へ流れるため、オペアンプＯＰ４００の出力端子で蓄積された正の信号電荷（ホール）の総電荷量を読み取ることが可能となる。この時、スイッチＳＷ４００は開放されており、また、オペアンプＯＰ４００の正相入力端子に電源Ｍ４００を接続することにより、ＭＩＳ型である第２の光電変換素子Ｓ４００のオペアンプＯＰ４００の入力側電極の電位を電源Ｍ４００の電位にすることができる。
【０１１１】
続いて、オペアンプＯＰ４００の出力端子で蓄積された正の信号電荷（ホール）の総電荷量を読み取った後、スイッチＳＷ４００を閉じて、ＭＩＳ型である第２の光電変換素子Ｓ４００に蓄積された光電荷をリセット（リフレッシュ）する。
【０１１２】
（第１４の実施形態）
以下、本発明の第１４の実施形態を図２０に基づいて説明する。
図２０は、図１に示す第２の光電変換素子１０８がＴＦＴ型センサである場合の処理回路部を示している。
Ｓ５００がＴＦＴ型である第２の光電変換素子であり、Ｄがドレイン電極、Ｓがソース電極、Ｇがゲート電極を示している。また、１１０は図１における第２の増幅器（ＡＭＰ：オペアンプ）、Ｍ５００は電源、Ｒ５００はフィードバック抵抗である。
【０１１３】
実際の駆動方法としては、まず、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ５００のソース電極とドレイン電極との間にバイアスを印加し、ゲート電極を一定電位に固定する。
【０１１４】
続いて、この状態で信号光が入射されると、光電流が発生し、正の信号電荷（ホール）がフィードバック抵抗Ｒ５００へ流れ、第２の増幅器１１０の出力端子で光電流を読み取ることが可能となる。この時、第２の増幅器１１０の正相入力端子に電源Ｍ５００を接続することにより、ＴＦＴ型である第２の光電変換素子Ｓ５００のソース電極の電位を電源Ｍ５００の電位にすることができる。
【０１１５】
また、第２の光電変換素子Ｓ５００は、周りにある第１の光電変換素子１０１の信号に影響を及ぼさないように、第１の光電変換素子１０１が読み取った画像情報を出力するタイミングでは、第２の光電変換素子Ｓ５００の各電極の電位を接地（ＧＮＤ）電位もしくは一定電位に固定し、オフ状態とする。
これにより、第１の光電変換素子１０１が読み取った信号を画像情報として出力する動作における影響をなくすことが可能となる。
【０１１６】
また、ＡＥＣ制御用センサ（第２の光電変換素子Ｓ５００）の出力を第２の増幅器１１０を用いて電流として読み取ることにより、第２の光電変換素子Ｓ５００の出力によりＸ線の曝射を停止して、画像化に適切なＸ線量を得るのみならず、曝射されているＸ線が停止したタイミングを得ることも可能になる。
【０１１７】
（第１５の実施形態）
以下、本発明の第１５の実施形態を図２１及び図２２に基づいて説明する。
図２１は、本実施形態の放射線撮像装置の回路図である。また、図２２は、本実施形態の放射線撮像装置のタイミングチャートである。また、図１５は、放射線撮像装置の１画素に相当する各構成素子の平面図及び断面図であり、図１５（ａ）はその平面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）中の破線Ａ−Ｂ間で示した部分の断面図である。
【０１１８】
図２１において、Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換素子、Ｃ１１〜Ｃ３３は蓄積用キャパシタ、Ｔ１１〜Ｔ３３は転送用ＴＦＴである。図中破線で囲んだ部分は、大面積の同一絶縁基板上に形成されている。また、Ｖｓは読み出し用電源、Ｖｇはリフレッシュ用電源であり、それぞれスイッチＳＷｓ、ＳＷｇを介して全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に接続されている。スイッチＳＷｓはインバータを介して、スイッチＳＷｇは直接にリフレッシュ制御回路ＲＦに接続されており、リフレッシュ期間はＳＷｇがオン、その他の期間はＳＷｓがオンするよう制御されている。
【０１１９】
１画素は、１個の光電変換素子とキャパシタ、及びＴＦＴで構成され、その信号出力は信号配線ＳＩＧにより検出用集積回路ＩＣに接続されている。本実施例の二次元エリアセンサは計９個の画素を３つのブロックに分け、１ブロックあたり３画素の出力を同時に転送し、この信号配線を通して検出用集積回路によって順次出力に変換され出力される。また、１ブロック内の３画素を横方向に配置し、３ブロックを順に縦に配置することにより各画素を二次元的に配置している。
【０１２０】
更に、通常の画像を撮像するための第１の光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３とは異なる形状をした、櫛歯状の細長い形状の第２の光電変換素子が、光電変換素子Ｓ１１，Ｓ２１と光電変換素子Ｓ１２，Ｓ２２の間に配置されている。
【０１２１】
ここで、図２１における第２の光電変換素子はＴＦＴ型のセンサである。
図２１の第２の光電変換素子は、ドレイン電極がバイアス電源（Ｂｉａｓ２）に接続されており、ソース電極は、増幅器（ＡＭＰ２）と接続されており、放射線の入射光量に従って発生する電荷が増幅され、出力される。
【０１２２】
この時、ゲート電極電位がソース電極電位に対して、負に固定されている為、ゲート電極がない場合に比較して、より大きな光電流と暗電流の比が得られる。この大きな光電流と暗電流の比により、第２の光電変換素子の性能を向上させることが可能となる。
【０１２３】
図１５は、Ｓ１２及びＳ２２の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
ここで、ＡＥＣセンサ用の第２の光電変換素子は９０３で示してあり、層構成は光電変換素子９０１’、キャパシタ９０４及びＴＦＴ９０２と同様の構成である。
【０１２４】
このように、第２の光電変換素子をＡＥＣセンサに用いることにより、ＡＥＣセンサを低コストで構成することが可能となり、コストの低い撮像装置を提供することが可能となる。
【０１２５】
Ｓ１１は光電変換素子、Ｔ１１はＴＦＴ、Ｃ１１はキャパシタ、及びＳＩＧは信号配線である。本実施例においては、キャパシタＣ１１と光電変換素子Ｓ１１とは特別に素子を分離しておらず、光電変換素子Ｓ１１の電極の面積を大きくすることによりキャパシタＣ１１を形成している。
【０１２６】
画素上部には、パッシベーション用窒化シリコン膜ＳｉＮ８とＣｓＩ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ等の蛍光体１２が形成されている。上方より像情報の含まれるＸ線１３が入射すると蛍光体１２により像情報光１４に変換され、この光が光電変換素子に入射される。
【０１２７】
ここで、図１５を用いて各素子の形成方法について順に説明する。
まず、絶縁材料であるガラス基板１上にスパッタ等により、下部メタル層２としてＣｒを約５０ｎｍ程度堆積させ、その後フォトリソグラフィによりパターニングを行い、不必要なエリアをエッチングする。これにより、光電変換素子Ｓ１１の下部電極、ＴＦＴ・Ｔ１１のゲート電極、及びキャパシタＣ１１の下部電極が形成される。
【０１２８】
次に、ＣＶＤにより同一真空内でＳｉＮ膜７、ｉ層４、ｎ層５をそれぞれ約２００ｎｍ、５００ｎｍ、５０ｎｍ堆積する。これら各層は光電変換素子Ｓ１１においては、ＳｉＮ膜７が下部絶縁層、ｉ層４が光電変換半導体層、ｎ層５がホール注入阻止層となり、ＴＦＴ・Ｔ１１においては、ＳｉＮ膜７がゲート絶縁膜、ｉ層４が半導体層、ｎ層５がオーミックコンタクト層となる。また、上述の３層はキャパシタＣ１１の中間層となり、また、信号配線のクロス部絶縁層としても使われる。各層の厚さはこれに限らず二次元エリアセンサとして使用する電圧、電流、電荷、入射光量等により最適に設計するが、少なくともＳｉＮ膜７の厚さは電子とホールが通過できず、また、ＴＦＴのゲート絶縁膜として機能ができる厚さ５０ｎｍ以上が必要である。
【０１２９】
各層堆積後、上部メタル層６としてＡｌをスパッタ等で約１０００ｎｍ堆積させる。更に、フォトリソグラフィによりパターニングを行い、不必要なエリアをエッチングにて除去する。これにより、光電変換素子Ｓ１１の上部電極、ＴＦＴ・Ｔ１１の主電極であるソース電極並びにドレイン電極、キャパシタＣ１１の上部電極、及び信号配線ＳＩＧが形成される。
【０１３０】
また更に、ＴＦＴ・Ｔ１１のチャネル部のみｎ層５をＲＩＥでエッチングし、その後不必要なＳｉＮ膜７、ｉ層４、ｎ層５に対してエッチングを行うことで各素子が分離される。これにより、光電変換素子Ｓ１１、ＴＦＴ・Ｔ１１及びキャパシタＣ１１が完成する。以上、１画素について説明を行ったが他の画素についても同時に形成されることは言うまでもない。
【０１３１】
また、耐久性を向上させるために、各素子の上部にＳｉＮ等のパッシベーション膜８を形成して覆い、更に、ＣｓＩ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ等の波長変換体となる蛍光体１２を形成する。
【０１３２】
以上説明したように、本実施形態では、光電変換素子、ＴＦＴ、キャパシタ及び信号配線ＳＩＧとが同時に堆積された共通の下部メタル層２、ＳｉＮ膜７、ｉ層４、ｎ層５及び上部メタル層６と各層のエッチングのみで形成することができる。また、光電変換素子Ｓ１１内に注入素子層が１カ所しかなく、かつ、同一真空内で形成できる。更に、ＴＦＴの特性上重要なゲート絶縁膜とｉ層との界面も同一真空内で形成できる。また更に、キャパシタＣ１１の中間層が熱によるリークの少ない絶縁層を含んでいるために、良好な特性のキャパシタを形成できる。
【０１３３】
次に、図２２のタイミングチャートを用いて本実施形態の放射線撮像装置の動作について説明する。
まず、医師又は技師は診断対象である患者、つまり被写体（不図示）をＸ線源（不図示）と二次元エリアセンサ（不図示）の間に置き診断したい部位が観察できるように被写体にポーズさせる。同時に前もって問診等で得た患者の症状、体格、年齢や得たい情報を考慮し最適な撮影出力が得られるように条件を制御パネル（不図示）に入力する。この信号は電気信号でＡＥコントローラ（不図示）に電送される。同時に条件メモリ回路（不図示）にこれら条件が記憶される。
【０１３４】
この状態で、医師又は技師が撮影露光開始ボタン（不図示）を押すと撮影モードが開始される。まず、システム制御回路（不図示）は二次元エリアセンサ（不図示）をリフレッシュ動作させる。ここでこのリフレッシュ動作を説明する。
まず、図２１において、シフトレジスタＳＲ１及びＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＨｉが印可される。これにより、転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３とスイッチＭ１〜Ｍ３がオンとなって導通し、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極は、ＧＮＤ電位になる（積分検出器Ａｍｐの入力端子はＧＮＤ電位に設計されているためである）。
【０１３５】
同時に、リフレッシュ制御回路ＲＦからＨｉが出力されて、スイッチＳＷｇがオンし、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は、リフレッシュ用電源Ｖｇにより正電位になる。これにより、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３は、リフレシュモードとなってリフレッシュされる。
【０１３６】
続いて、リフレッシュ制御回路ＲＦからＬｏが出力されて、スイッチＳＷｓがオンし、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は、読み取り用電源Ｖｓにより負電位になる。これにより、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３が光電変換モードになると同時に、キャパシタＣ１１〜Ｃ３３は初期化される。
【０１３７】
続いて、この状態でシフトレジスタＳＲ１及びＳＲ２から制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＬｏが印可される。これにより、転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３とスイッチＭ１〜Ｍ３がオフし、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３の電極はＤＣ的にはオープンになるが、キャパシタＣ１１〜Ｃ１３によって電位は保持される。しかし、この時点でＸ線は入射されていないため、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３に光は入射されず光電流は流れない。これでリフレッシュ動作は終了する。
【０１３８】
この第１の光電変換素子のリフレッシュ動作の間は、図２０及び図２１で示す第２の光電変換素子Ｓ１００の各電極（ソース、ドレイン、ゲート）の電位はＧＮＤもしくは一定電位に固定される。これによって、第１の光電変換素子のリフレッシュ動作は、全ての画素が均一にリフレッシュされる。
【０１３９】
ここで、図２０及び図２１で示す第２の光電変換素子Ｓ１００の各電極（ソース、ドレイン、ゲート）の電位が光電変換可能な電位に設定される。具体的には、ソース電極電位が約３Ｖ、ドレイン電極電位が約１０Ｖ、ゲート電極電位が約０Ｖである。
【０１４０】
この状態でＸ線が出射され、被写体を通過して蛍光体に入射すると光に変換され、その光がそれぞれの第１の光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３及び第２の光電変換素子Ｓ１００に入射する。
【０１４１】
そして、第２の光電変換素子Ｓ１００に入射した総光量がある閾値に達した時、Ｘ線照射を止める信号が出され、Ｘ線照射が終了する。これにより、第２の光電変換素子Ｓ１００の役割は終了するため、この時点で、図２０及び図２１で示す第２の光電変換素子Ｓ１００の各電極（ソース、ドレイン、ゲート）の電位は、ＧＮＤもしくは一定電位に固定される。これによって、この後、第１の光電変換素子１０１が読み取った信号を画像情報として出力する動作における影響をなくすことが可能となる。
【０１４２】
実際の動作を図２２のタイミングチャートに基いて説明する。
第１の光電変換素子１０１に対して、ある一定量この光により流れた光電流は、電荷としてそれぞれのキャパシタＣ１１〜Ｃ３３に蓄積され、Ｘ線の入射終了後も保持される。
【０１４３】
次に、二次元エリアセンサは、読み出し動作を行う。シフトレジスタＳＲ１により制御配線ｇ１にＨｉの制御パルスが印可され、シフトレジスタＳＲ２の制御配線ｓ１〜ｓ３への制御パルス印可によって、転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ１３、スイッチＭ１〜Ｍ３を通してｖ１〜ｖ３が順次出力される。同様にシフトレジスタＳＲ１、ＳＲ２の制御により他の光信号も出力される。これにより、人体等の内部構造の二次元情報がｖ１〜ｖ９として得られる。ここで、制御配線ｓ２によりスイッチＭ２を通して出力されたＶ２，Ｖ５，Ｖ８は、第１の光電変換素子Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２の面積が小さいため、出力は小さくなるが、その分を最終的には信号補正される。
【０１４４】
また、第１の光電変換素子の駆動は、図１１の従来例と同じ駆動が可能となるため、高速駆動を必要とせず、結果的に撮像画像の画質低下を引き起こすことがない、高性能な撮像装置を提供することが可能となる。
【０１４５】
また、市販されている別のＡＥＣ制御用センサを使用することなく、ＡＥＣ制御用センサを小さくすることが可能となり、小型の撮像装置を提供することが可能となる。また、第１の光電変換素子と第２の光電変換素子は同じ薄膜を用いて同層として形成することが可能となり、更に、コストの低い撮像装置を提供することができる。
【０１４６】
（第１６の実施形態）
本実施形態においては、画像読取用に用いる信号を検出する第１の光電変換素子とは別に設けられた第２の光電変換素子を、放射線発生部からの放射線の入射及び停止のうち、少なくともいずれか一方を検出するためのセンサ（以下、Ｘ線モニターとする）として利用する。その場合には、読出し用回路において微分回路を第２の光電変換素子に接続して、検出した信号を微分して前述した放射線の入射及び停止のうち、少なくともいずれか一方の検出を行う。ここで、この微分回路は、通常知られているものを用いればよい。もしくは、図１８の回路を用いることもできる。また、第２の光電変換素子の構成はＴＦＴ型であってもよいしＭＩＳ型であってもよい。ここでいうＭＩＳ型とは、絶縁層においてキャリアを溜める容量タイプであり、例えば、ＵＳＰ６０７５２５６に開示されているセンサである。
【０１４７】
また、第１５の実施形態までで述べられてきた放射線の総照射量を検出するための光電変換素子と、Ｘ線モニタの光電変換素子を両方とも基板上に設けることもできるし、別個に設けず両方の機能を併せ持つものとして利用することもできる。その際の読出し回路の構成としては、図１８の電流読出し型を用いることができる。
【０１４８】
（本発明の他の実施形態）
本発明は複数の機器から構成されるシステムに適用しても１つの機器からなる装置に適用しても良い。
【０１４９】
また、前述した実施形態の機能を実現するように各種のデバイスを動作させ、前記各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、記憶媒体から、又はインターネット等の伝送媒体を介して前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵあるいはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
【０１５０】
また、この場合、前記ソフトウェアの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自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【０１５１】
また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、前述の実施形態で説明した機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等の共同して前述の実施形態で示した機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれる。
【０１５２】
更に、供給されたプログラムコードがコンピュータの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格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、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にも本発明に含まれる。
【０１５３】
【発明の効果】
本発明によれば、同一基板上に画像情報を出力する変換部内に配設された第１の変換素子を有する画素とは独立して、変換部に入射する放射線の総照射量を検出するための第２の変換素子を配設するようにしたので、入力される放射線量を調整するために第１の変換素子からの出力を高速で読み出すことが不要になるとともに、放射線量を調整するためのセンサを別途設ける必要がなくなるため、放射線撮像装置の構成を簡易にすることができる。
【０１５４】
更に、第２の変換素子をＴＦＴ型に形成し、第１の変換素子の変換部に入射した放射線量に応じて第１の変換素子が画像情報を出力するタイミングでは、第２の変換素子の放射線検出をオフ状態にする、具体的には、第２の光電変換素子の各電極（ソース、ドレイン、ゲート）の電位をＧＮＤもしくは一定電位に固定することにより、この後の第１の光電変換素子が読み取った信号を画像情報として出力する動作における影響をなくすことが可能となる。
【０１５５】
更に、第２の変換素子の出力を処理回路部（オペアンプ）を用いて電流として読み取ることにより、第２の変換素子の出力によりＸ線の曝射をストップして、画像化に適切なＸ線量を得るだけでなく、曝射されているＸ線がストップしたタイミングを得ることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図２】第２の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図３】第２の実施形態における放射線撮像装置の１画素に相当する各構成素子の平面図及び断面図である。
【図４】第３の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図５】第３の実施形態における放射線撮像装置の１画素に相当する各構成素子の平面図及び断面図である。
【図６】第４の実施形態における放射線撮像装置のシステム構成図である。
【図７】第５の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図８】第６の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図９】第７の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図１０】第８の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図１１】従来例を示し、二次元エリアセンサの構成を示す回路図である。
【図１２】従来例を示し、図１１の二次元エリアセンサの１画素に相当する各構成素子の平面図及び断面図である。
【図１３】本実施形態における第２の光電変換素子の配置イメージ図である。
【図１４】第９の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図１５】第９の実施形態における放射線撮像装置の１画素に相当する各構成素子の平面図及び断面図である。
【図１６】第１０の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図１７】第１１の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図１８】第１２の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図１９】第１３の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図２０】第１４の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図２１】第１５の実施形態における放射線撮像装置の回路図である。
【図２２】第１５の実施形態における放射線撮像装置のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０１、１０１’　第１の光電変換素子
１０２　トランジスタ
１０３　画素
１０４　第１のバイアス手段
１０５　シフトレジスタ
１０６　増幅器・マルチプレクサ・Ａ／Ｄ変換器
１０７　リセット手段
１０８　第２の光電変換素子
１０９　第２のバイアス手段
１１０　第２の増幅器
１１１　光電変換基板
Ｇ１〜Ｇ４　ゲート線
Ｓ１〜Ｓ４　信号線
【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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