(57)【要約】【課題】放射線撮影を行うに際し、適切な露出制御を容易且つ確実に行えることができるようにする。【解決手段】従来の光電子倍増管に相当する光センサー（フォトタイマー検出部２０３）を２次元センサー８０８内（信号線３０８上）に組み込み、フォトタイマー検出部２０３の信号を積分、監視して露出制御を行うことにより、Ｘ線撮像装置の性能を左右する画素の開口率や、ＭＩＳ型光電変換部２０２の特性に影響を与えることなくフォトタイマー検出部２０３を組み込むようにして、適切な露出制御を行えるＸ線撮像装置を容易且つ確実に実現することができるようにする。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線または可視光を電気信号へ変換して電荷を発生する光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を任意のタイミングで転送するための転送手段とを組みわせて構成した画素を２次元的に複数配置して成る２次元センサーに、前記転送手段により転送された電荷を増幅して読み出す読み出し手段と、前記転送手段を駆動するための転送手段駆動手段とを接続して成る光電変換装置であって、
前記放射線または可視光の露出を制御するために前記放射線または可視光を検知する露出制御用光検知手段を有し、
前記転送手段と前記読み出し手段とを接続する信号伝達経路と、前記露出制御用光検知手段の信号転送経路とを共通にしたことを特徴とする光電変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光電変換装置に関し、特に、露出を制御するために用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線撮影において、自動露出制御装置（フォトタイマー）が広く用いられている。前記フォトタイマーは、フィルムの後ろまたは前面に設置され、被写体を透過したＸ線を電気信号に変換し、この電気信号の積分値が一定値に達したときにＸ線を遮断することで、Ｘ線画像の濃度を一定に保とうとするものである。
【０００３】
従来のフォトタイマーの構成図を図１３に示す。
フォトタイマーは、図１３に示すように、蛍光体１０８と光電子倍増管１１２とを有して構成されており、人体１０３を透過したＸ線１０２を蛍光体１０８で光に変換し、その光をライトガイド１１１によって光電子倍増管１１２へ導き、光電子倍増管１１２で前記変換した光を電気信号に変換するものである。
【０００４】
このようにして光電子倍増管１１２から出力される電気信号は、積分コンデンサ１１３に蓄積される。さらに、前記電気信号が蓄積されることにより積分コンデンサ１１３に発生した電圧は、比較器１１５と濃度設定器１１６とからなる処理回路１１４によって監視される。
【０００５】
そして、前記電圧が一定値になった時に、処理回路１１４からＸ線１０２を遮断する信号（Ｘ線源制御信号１１７）をＸ線源１０１に送る仕組みになっている。
【０００６】
一般に、Ｘ線撮像装置では、前記のような原理のフォトタイマーを１個または複数個取り付け、最適な濃度が得られるように、Ｘ線１０２を制御している。
【０００７】
近年、ガラス基板上にアモルファスシリコンを積層して作られる２次元センサーと、その２次元センサーからの信号を増幅するアンプやトランジスタを動作させるドライバー回路を接続した光電変換装置と、蛍光体とを組みわせたデジタルＸ線撮像装置が実用化している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
このデジタルＸ線撮像装置は、人体を透過したＸ線を電気信号に変換し、画像をデジタル情報として保存し、出力するものであり、従来のフィルム式のＸ線撮像装置と同等かそれ以上の性能を持っている。
【０００９】
さらに、現像が不要、画像処理が容易、データの保存、転送が容易という特長から、前記デジタルＸ線撮像装置は、医療現場に普及しつつある。
そして、このようなデジタルＸ線撮像装置の露出制御においても、フィルム式のＸ線撮像装置と同様のフォトタイマーを流用している。
【００１０】
【特許文献１】
米国特許第５４４８６１３号明細書
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フォトタイマーには大きく分けて二つの課題がある。一つはＸ線画像を得るための手段とフォトタイマーとの感度の違いであり、もう一つはフォトタイマーの設置数である。
【００１２】
従来のフォトタイマーでは、蛍光体の光を光電子倍増管で電気信号に変換するようにしているので、Ｘ線画像の撮影に用いる蛍光体と同じ蛍光体を使用したとしても、原理的にフィルムや光電変換装置の感度と、フォトタイマーの感度とは異なってしまう。
【００１３】
そこで、従来は、フォトタイマーの特性をＸ線撮像装置の特性と同じになるように電気的に補正し感度差を補っているが、フォトタイマーとＸ線撮像装置の感度特性（管電圧特性やリニアリティー）、シグナル―ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）、オフセット量までを詳細に合わせ込むのは困難である。したがって、正確な露出精度が得られないという問題がある。
【００１４】
また、どの部位でも正確な露出を行うためには、いろいろな部位に対応した位置にフォトタイマーを設置する必要がある。しかし、フォトタイマーをいろいろな部位に対応した位置に設置するのは、設置場所やコストの面で現実的ではない。
【００１５】
また、胸部撮影に絞ってフォトタイマーを配置したとしても大人と子供といった体格の差があったり、診断箇所によって必要な濃度が異なったりするために、常に露出制御をフォトタイマーに頼ることが出来ないという問題がある。
【００１６】
以上の問題があるため、従来の技術では、フォトタイマーを装備したとしても、全ての撮影条件において、フォトタイマーを頼って撮影することは出来ず、適切な露出を行って撮影するには、フィルム式、デジタル式を問わず技師の経験に頼らざるを得ないのが実状である。
【００１７】
よって、撮影の失敗を少なくする為に、コントラストが強くなるように強めの線量を患者に照射するなどの措置がとられ、患者の被爆線量が高くなる問題がある。
【００１８】
さらに、従来のフォトタイマーをデジタルＸ線撮像装置のような新たな原理や仕組みを持ったＸ線撮像装置に対応させるためには、フォトタイマーをデジタルＸ線撮像装置に使用されているセンサーの感度特性に合わせ込まなくてはならず、そのためには多くの検証が必要である。
【００１９】
さらに、デジタルＸ線撮像装置が市場に普及する初期の段階では臨床データが少なく、露出精度が悪いといった課題がある。これらの課題はＸ線撮像装置の開発や普及において大きな障害となっている。
【００２０】
本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたものであり、放射線撮影を行うに際し、適切な露出制御を容易且つ確実に行うことができるようにすることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の光電変換装置は、放射線または可視光を電気信号へ変換して電荷を発生する光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を任意のタイミングで転送するための転送手段とを組みわせて構成した画素を２次元的に複数配置して成る２次元センサーに、前記転送手段により転送された電荷を増幅して読み出す読み出し手段と、前記転送手段を駆動するための転送手段駆動手段とを接続して成る光電変換装置であって、前記放射線または可視光の露出を制御するために前記放射線または可視光を検知する露出制御用光検知手段を有し、前記転送手段と前記読み出し手段とを接続する信号伝達経路と、前記露出制御用光検知手段の信号転送経路とを共通にしたことを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。以下に説明する第１〜第４の実施の形態では、前記のような課題を解決するために、２次元センサーにおいて、光電変換素子に蓄積された電気信号を増幅し読みだす回路へ伝送するための信号線上にフォトタイマーを形成するようにする。
【００２３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態を示し、デジタルＸ線撮像装置に用いられる２次元センサーの１画素の一例を示した図である。なお、図１では、便宜上、蛍光体などは図示していない。
【００２４】
２次元センサーの１画素は、蛍光体から発せられた可視光を電気信号へ変換蓄積する光電変換素子として配設されるＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型光電変換素部２０２と、ＭＩＳ型光電変換部２０２に蓄積された電荷を転送する転送手段として配設されるＴＦＴ（Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）２０１とをそれぞれ一つずつ有している。
【００２５】
そして、ＴＦＴ２０１を駆動する為のゲート電極３０２と、光電変換や電荷蓄積に必要な電圧をＭＩＳ型光電変換部２０２に供給する為のセンサーバイアス線３１４と、ＴＦＴ２０１から図１には図示していない読み出し回路へ電気信号を伝送する為の信号線３０８とが前記画素に接続されて構成されている。
また、本実施の形態の特長であるフォトタイマー検出部２０３は、図１に示すようにこの信号線３０８内に形成される。
【００２６】
このように、フォトタイマー検出部２０３を信号線３０８上に形成することで、Ｘ線撮像装置の性能を左右する画素の開口率や、ＭＩＳ型光電変換部２０２の特性に影響を与えることなく露出制御の為のフォトタイマー検出部２０３を組み込むことができる。
【００２７】
図２は、図１のＡ−Ａ´間の断面図を示したものである。
前記画素はガラス基板３０１上に形成され、ＴＦＴ２０１は、クロムまたはアルミニウムまたはアルミニウムの合金からなるゲート電極３０２と、アモルファスシリコン窒化膜で形成される絶縁膜３０３と、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）によって形成されるチャネル層３０４と、チャネル層３０４と金属電極とのオーミックコンタクトをとるためのＮ＋アモルファスシリコン層３０５と、アルミニウムまたはアルミニウムの合金などの金属によって形成されるソース電極３０６及びドレイン電極３０７とを有して構成される。
【００２８】
本実施の形態のＭＩＳ型光電変換部２０２は、ＭＩＳ型アモルファスシリコンフォトセンサーであり、ガラス基板３０１上にクロムまたはアルミニウムやアルミニウムの合金などの金属によって形成されるセンサー下部電極３０９と、ＭＩＳ型光電変換部（フォトセンサー）２０２の絶縁層となる窒化シリコン薄膜からなる絶縁層３１０と、可視光を電気信号へ変換する水素化アモルファスシリコンによって形成される光電変換層３１１と、光電変換層３１１と電極とのオーミックコンタクトをとるとともにセンサーバイアス線３１４からの正孔の注入をブロックするＮ＋型アモルファスシリコン層３１２と、ＭＩＳ型光電変換部（フォトセンサー）２０２に電圧を供給するＩＴＯ（ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ；インジウム酸化第一錫）からなる透明電極３１３と、アルミニウムやクロムで形成されるセンサーバイアス線３１４とを有して構成される。
【００２９】
さらに、ＭＩＳ型光電変換部（フォトセンサー）２０２と、ＴＦＴ２０１とを湿度や異物から保護するための保護層３１５と、放射線を可視光に変換する蛍光体３１７と、蛍光体３１７を接着するための接着層３１６と、蛍光体３１７を湿度から保護するための蛍光体保護層３１８とが、ＴＦＴ２０１とＭＩＳ型光電変換部２０２の上方に形成されている。
【００３０】
このように、２次元センサーにアモルファスシリコンプロセスが用いられる理由は、大面積を均一に成膜でき、ＭＩＳ型光電変換部２０２やＴＦＴ０２１の特性を均一にすることができるためである。
【００３１】
図３は、図１のＢ−Ｂ´間の断面図を示したものである。
本実施の形態のフォトタイマー検出部２０３は、ＭＩＳ型光電変換部２０２の層構成とほぼ同じ層構成になっている。
【００３２】
具体的に説明するとフォトタイマー検出部２０３は、ガラス基板３０１上にセンサー下部電極層３０９と同じ働きをするＴＦＴ２０１のゲート電極３０２と、絶縁層３１０と同じ働きをする絶縁層４０３と、可視光を電気信号へ変換する水素化アモルファスシリコンによって形成される光電変換層４０１と、光電変換層４０１と透明電極４０４とのオーミックコンタクトをとるとともに信号線３０８からの正孔の注入をブロックするＮ＋型アモルファスシリコン層４０２と、フォトタイマー検出部２０３に光電変換に必要な電圧を供給し、かつ可視光を光電変換層４０１へ導くのに十分透明である透明電極４０４とを有して成る。
【００３３】
図１で図示したように、これらはすべて画素の信号線３０８と同じ場所に作られる。また、透明電極４０４は、フォトタイマー検出部２０３への電圧供給ならびに信号取り出しの機能だけでなく信号線としても機能する。
【００３４】
このようなフォトタイマー検出部２０３では、蛍光体３１７より発せられるＸ線の信号を担った可視光が、信号線３０８と同一面に形成された透明電極４０４を通って光電変換層４０１へ入射される。入射した光は、光電変換層４０１で光電効果によって電子と正孔に変換される。このうち電子は、信号線３０８を介して露出情報として伝送される。
【００３５】
ここで、ＭＩＳ型光電変換部２０２と、本実施の形態のフォトタイマー検出部２０３の動作原理を、図４に示すＭＩＳ型光電変換部２０２のエネルギーバンド図を用いて説明する。
【００３６】
図４（ａ）の状態は、ＭＩＳ型光電変換部２０２のセンサーバイアス線３１４側に正の電圧を印加した蓄積動作時（光電変換モード）を示している。
この光電変換モードでは、光電変換層３１１間の電界によって光電変換層３１１内で光電効果によって発生した正孔５０３は、絶縁層３１０と光電変換層３１１の界面（光電変換層−絶縁層界面）に移動し、電子５０２はＮ＋アモルファスシリコン層３１２側へと移動する。
【００３７】
このとき、正孔５０３は、絶縁層３１０を抜けて移動することができないため、光電変換層―絶縁層界面に蓄積することになる。よって、光の照射量や時間に比例した電圧がＭＩＳ型光電変換部２０２に発生する。
【００３８】
しかしながら、ある一定量の正孔５０３を蓄積すると、図４（ｂ）に示すように光電変換層−絶縁層界面に蓄積した正孔５０３に起因する電圧と、ＭＩＳ型光電変換部（フォトセンサー）２０２に印加している電圧とが等しくなり、光電変換層３１１に電界が発生しなくなる。
【００３９】
この状態では、光電変換層３１１で発生した正孔５０３は、光電変換層―絶縁層界面に移動できず、電子５０２と再結合し消滅してしまうため、光の照射量や時間に比例した電圧が発生しなくなる。この状態を飽和状態と呼ぶ。
【００４０】
飽和状態になったＭＩＳ型光電変換部２０２では、光の照射量や時間に比例した電圧が発生しないため、この状態で撮影を行っても正常なＸ線画像を得ることができない。
【００４１】
ＭＩＳ型光電変換部２０２を再び図４（ａ）の状態（光電変換モード）にするためには、センサーバイアス線３１４の電圧を図４（ａ）および図４（ｂ）の状態より低い電圧にして、光電変換層―絶縁層界面に蓄積した正孔を掃き出す動作が必要である。この動作をリフレッシュ動作という。
【００４２】
このとき、センサーバイアス線３１４の電圧をより低い電圧にすることで履き出される正孔５０３の量だけ新たに正孔５０３を蓄積できるようになる。しかし、リフレッシュ動作から光電変換モードに変わった直後は、リフレッシュ動作時に光電変換層３１１に注入された電子５０２に起因する電流が流れ、一時的に暗電流が大きくなる。
【００４３】
センサーバイアス線３１４の電圧をより低く設定することで、多くの光が照射されてもセンサーが飽和状態なりにくくすることができるが、リフレッシュ時におけるセンサーバイアス線３１４の電圧を低くすると、リフレッシュ動作時に光電変換層３１１へ注入される電子が多くなるため、蓄積動作時における電圧（バイアス）にセンサーバイアス線３１４の電圧（バイアス）を再び戻したときより多くの電流が発生する。
【００４４】
よって、リフレッシュ動作時と光電変換モード時のセンサーバイアスの差は、センサー（ＭＩＳ型光電変換部２０２）のダイナミックレンジが確保でき、かつ暗電流が十分小さくなるように設定されている。
【００４５】
フォトタイマー検出部２０３においては、ＴＦＴ２０１のゲート電極３０２および信号線３０８を共有しているため、フォトタイマー検出部２０３を光電変換モード、リフレッシュモードそれぞれのモードにする為の電圧と、ＴＦＴ２０１のゲート駆動用の電圧とを、ＴＦＴ２０１及びフォトタイマー検出部２０３の双方に最適になるように設定する必要がある。
【００４６】
以上より、ＭＩＳ型光電変換部２０２及び、フォトタイマー検出部２０３が光照射量や時間に比例した出力を出すためには、蓄積動作→光照射→信号読み出し→リフレッシュ動作という一連の動作を繰り返す必要がある。
【００４７】
図５に、本実施の形態における画素の製造工程を工程順に示す。
ＴＦＴ２０１ならびにＭＩＳ型光電変換部２０２の形成は、まず、ゲート電極３０２及びセンサー下部電極３０９となるクロムまたはアルミニウムまたはアルミニウムの合金を、ガラス基板３０１上にスッパタ法で蒸着する。
【００４８】
このようにしてガラス基板３０１上に蒸着された金属膜を、リソグラフィーとエッチング工程によってゲート電極３０２及びセンサー下部電極３０９に分離する（図５（ａ）のゲート電極形成工程）。
【００４９】
次に、ＴＦＴ２０１の絶縁層３０３及びＭＩＳ型光電変換部２０２の絶縁層３１０となるアモルファスシリコン窒化膜と、ＴＦＴ２０１のチャネル層３０４及びＭＩＳ型光電変換部２０２の光電変換層３１１となる水素化アモルファスシリコン膜と、負の導電性となるように不純物をドーピングしたＮ＋アモルファスシリコン層３０５、３１２となる水素化アモルファスシリコン膜とを順次化学気相成長（ＣＶＤ）法やプラズマＣＶＤ法などで堆積させる（図５（ｂ）のアモルファスシリコン堆積工程）。
【００５０】
図５（ｂ）の状態からセンサー下部電極３０９上のアモルファスシリコンの一部にプラズマエッチング法などで穴を開けた後、信号線３０８と、ＴＦＴ２０１のソース電極３０６及びドレイン電極３０７と、センサーバイアス線３１４となる、アルミニウムまたはアルミニウムの合金を、スッパタ法で蒸着する（図５（ｃ）の電極層形成工程）。
【００５１】
ＴＦＴ２０１とＭＩＳ型光電変換部２０２とを分離する為に、リソグラフィーとエッチング工程とを用いて電極層ならびに各半導体層を取り除き、ＴＦＴ２０１とＭＩＳ型光電変換部２０２とを形成する（図５（ｄ）の素子間分離工程）。このとき、フォトタイマー検出部２０３となる領域の金属膜は、エッチングによって除去される。
【００５２】
最後に、ＩＴＯなどの透明電極３１３を、スパッタ法によって堆積した後、不要な部分をリソグラフィーとエッチング工程によって取り除く。その後、ＴＦＴ２０１やＭＩＳ型光電変換部２０２を塵や水分から保護する保護層３１５となるアモルファスシリコン窒化膜をＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法で堆積する（図５（ｅ）の透明電極及び保護層形成工程）。
【００５３】
前述した方法であれば、ＴＦＴ２０１と、ＭＩＳ型光電変換部２０２と、フォトタイマー検出部２０３とを一回のプロセスで作ることができる。このため、Ｘ線撮像装置のコストダウン、高品質、および高性能化が実現できる。
ここで、各層の膜厚はＸ線撮像装置として必要なＴＦＴ２０１と、ＭＩＳ型光電変換部２０２の性能を満たすよう最適化された厚さを使用する。
【００５４】
図６に本実施の形態におけるフォトタイマーの回路図を示す。
フォトタイマーは、前記記載のフォトタイマー検出部２０３と、フォトタイマー検出部２０３からの電気信号を蓄積、増幅する電荷積分型のアンプから構成されるフォトタイマーアンプ部７０１と、フォトタイマーアンプ部７０１から出力される電圧を監視し最適な露出量となるようＸ線源７０６を制御する露出制御部７０２と、信号線３０８上にあって信号線３０８からの電気信号を画像信号増幅用アンプ８０５とフォトタイマーアンプ部７０１とに振り分けるためのＲｅ／Ｅｘ切替えスイッチ７０３とを有している。
【００５５】
フォトタイマー検出部２０３から出力される電気信号は、信号線３０８を通って、フォトタイマーアンプ部７０１で増幅される。フォトタイマーアンプ部７０１に用いられているアンプは電荷積分型であり、送られてくる電荷量の積分値に応じて電圧を出力するしくみになっている。
【００５６】
また、図６に図示した回路では、フォトタイマー検出部２０３から送られてくるのは電子であるため、フォトタイマーアンプ部７０１の出力は、蓄積時電源７０４から下がる。
【００５７】
すなわち、Ｘ線撮像装置に照射されるＸ線量と、Ｘ線の照射時間に比例して、つまり、蛍光体３１７から発する可視光の強さや発光時間に比例してフォトタイマーアンプ部７０１から出力される電圧値Ｖｐ＿ｈは下がる。
【００５８】
この電圧Ｖｐ＿ｈを、露出制御部７０２で監視し、所望の電圧値になったところで、Ｘ線源７０６にＸ線制御信号ＸＣを送り、曝射を停止させる仕組みになっている。
【００５９】
Ｘ線の曝射を停止させる電圧値は、濃度設定信号に基づいて露出制御部７０２が設定する。前記濃度設定信号は、計算機より露出制御部７０２に出力されるものである。具体的に説明すると、オペレータが入力した撮影部位や診断上注目する部位、及び管球の設定値からもっとも適した露出時間を図６では図示していない計算機によって算出し、濃度設定信号として計算機より出力される。
【００６０】
フォトタイマーアンプ部７０１では、アンプの基準電源が２種類ある。これら２種類の基準電源は、それぞれ、Ｘ線が照射されている時の基準電源である蓄積時電源７０４と、フォトタイマー検出部２０３をリフレッシュモードにするための電源であるリフレッシュ用電源７０５である。これらは制御信号Ｖ−ＳＥＬによって適宜切り替えられる。
【００６１】
また、正確な信号増幅を行うためには、信号が送られてくる前にリセットする必要があるため、アンプのフィードバック回路に設けられたコンデンサは、リセットスイッチＲＣＳＷ＿Ｐｈｏｔｏにより、適宜リセットされる。このリセットスイッチＲＣＳＷ＿Ｐｈｏｔｏは、制御信号ＲＣ＿Ｐｈｏｔｏで制御される。
【００６２】
ここで、各々の電圧はフォトタイマーに必要なダイナミックレンジに合わせて最適化されたものを用いる。また、アンプのゲインもＭＩＳ型光電変換部２０２とフォトタイマー検出部２０３との特性を考慮し最適なゲインに設定されている。
【００６３】
図７に、本実施の形態における光電変換装置の回路図を示す。図７では説明上３×３画素でかつ中心の画素のみフォトタイマー検出部２０３を有する２次元センサーを用いているが、画素数はこれに限らない。また、フォトタイマー検出部２０３の位置や個数についても同様である。
【００６４】
光電変換装置は大きく分けて、ガラス基板３０１上に、前述した画素を２次元的に（マトリックス状に）配置して形成した２次元センサー８０８と、２次元センサー８０８からの電気信号を増幅転送するための信号増幅回路８０１と、ＴＦＴ２０１を駆動する為の垂直駆動回路７０３と、各種電源７０４、７０５、８０４〜８０７とを有して構成される。
【００６５】
信号増幅回路８０１は、ＴＦＴ２０１から伝送される電気信号を増幅する画像信号増幅用アンプ８０５と、増幅された電気信号を一定時間保持するためのサンプルホールド回路８０４と、サンプルホールドされた電気信号を時系列的に読み出すマルチプレキサー回路８０３と、マルチプレキサー回路８０３から出力された電気信号を低インピーダンスで外部回路に出力するための出力段アンプ８０２と、図６に図示したフォトタイマーアンプ部７０１と、Ｒｅ／Ｅｘ切替えスイッチ７０３などの各Ｒｅ／Ｅｘスイッチとを有している。
【００６６】
フォトタイマーアンプ部７０１ならびにそれに付随するＲｅ／Ｅｘ切替えスイッチ７０３はフォトタイマー検出部２０３が設けられた信号線の本数に応じた数だけ設ける。
【００６７】
画像信号増幅用アンプ８０５のフィードバック回路に設けられたコンデンサは、正確な信号増幅を行うために、信号が送られてくる前にリセットする必要がある。このため設けられているのがリセットスイッチＲＣＳＷ＿Ｐｈｏｔｏであり、このスイッチは制御信号ＲＣ＿Ｐｈｏｔｏで制御される。
【００６８】
また、サンプルホールド回路８０４は制御信号ＳＨによって、ＭＩＳ型光電変換部２０２の光電変換モード及びリフレッシュモードへの切替えは制御信号ＶＳＣによって、マルチプレキサー回路８０３は入力されるＣＬＫ信号ＣＬＫに同期して、それぞれ信号を出力するようになっている。
また９個のＴＦＴ１１〜ＴＦＴ３３は、それぞれゲート電極Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３によってＯＮ／ＯＦＦが制御される。
【００６９】
なお、図７において、ＴＦＴ１１〜ＴＦＴ３３は、図１などに示したＴＦＴ２０１と同じものである。また、ゲート電極Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３は、図１などに示したゲート電極３０２と同じものである。さらに、ＭＩＳ型光電変換部ｓ１１〜ｓ３３は、図１などに示したＭＩＳ型光電変換部２０２と同じものである。また、信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、図１などに示した信号線３０８と同じものである。
【００７０】
図８に、図７に図示した２次元センサー８０８を用いて１枚の画像得るための駆動タイミングを表すタイムチャートを示す。
Ｘ線画像を得るには、ＭＩＳ型光電変換部２０２をリフレッシュモードにし、ＭＩＳ型光電変換部２０２に蓄積した不必要な電荷を掃き出すリフレッシュ動作と、Ｘ線を曝射し、被写体を通ったＸ線を電気信号として蓄積する蓄積動作と、フォトタイマーをリフレッシュするフォトタイマーリフレッシュ動作と、ＴＦＴ２０１を順次ＯＮしてＸ線画像を得る読み出し動作とを順次おこなう必要がある。
【００７１】
前記リフレッシュ動作は、まず、制御信号ＶＳＣをＬｏｗにしてセンサーバイアス線３１４と、リフレッシュバイアス８０７とを接続して、各画素のＭＩＳ型光電変換部２０２（ｓ１１〜ｓ３３）をリフレッシュモードにする。同時に各画素のＴＦＴ２０１（ＴＦＴ１１〜ＴＦＴ３３）をＯＮし、画像信号増幅用アンプ８０５のリセットを行うことで、信号線３０８（Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３）ならびにセンサー下部電極３０９の電位をリセットする。
【００７２】
界面に蓄積した電荷を掃き出すのに十分な時間、センサーバイアス線３１４をリフレッシュバイアス８０７に接続した後、蓄積バイアス８０６へ切り替えてＭＩＳ型光電変換部２０２（ｓ１１〜ｓ３３）を光電変換モードに切り替える。このとき、再度ＴＦＴ２０１（ＴＦＴ１１〜ＴＦＴ３３）をＯＮし、画像信号増幅用アンプ８０５のリセットを行い、ＭＩＳ型光電変換部２０２（ｓ１１〜ｓ３３）に注入された電荷を掃き出し、信号線３０８（Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３）ならびにセンサー下部電極３０９の電位をリセットする。
【００７３】
このとき、Ｒｅ／Ｅｘ切替えスイッチ７０３はＨｉに設定されてフォトタイマーは信号線３０８（Ｓｉｇ２）と切り離され、アンプのリセットが行われる。Ｘ線が曝射される前にアンプのリセットを終了し、Ｗｅ／Ｅｘ切替えスイッチ７０３を切り替えて信号線３０８（Ｓｉｇ２）とフォトタイマーアンプ部７０１とを接続し、蓄積動作に備える。
【００７４】
Ｘ線が曝射されている間、フォトタイマーアンプ部７０１から出力される電圧値Ｖｐ＿ｈが図８のように変化し、露出制御部７０２でこの電圧値Ｖｐ＿ｈが設定値となったとき、Ｘ線源７０６に曝射停止のＸ線制御信号ＸＣを送り、Ｘ線の曝射を停止させる。
このとき、ＴＦＴ２０１（ＴＦＴ１１〜ＴＦＴ３３）はＯＦＦ、ＭＩＳ型光電変換部２０２（ｓ１１〜ｓ３３）は光電変換モードのままである。
【００７５】
前記フォトタイマーリフレッシュ動作は、フォトタイマー検出部２０３に蓄積した電荷を掃き出す動作であり、信号線３０８（Ｓｉｇ２）をフォトタイマーアンプ部７０１と接続した状態で、フォトタイマーアンプ部７０１の基準電源をリフレッシュ用電源７０５に切り替え、同時にフォトタイマーアンプ部のリセットを行う。
【００７６】
フォトタイマー検出部２０３に蓄積した電荷が十分掃き出されたのちに制御信号Ｒｅ／Ｅｘを制御して、信号線３０８（Ｓｉｇ２）と画像信号増幅用アンプ８０５ｂとを接続し読み出し動作に移る。
【００７７】
前記読み出し動作は、ＭＩＳ型光電変換部２０２に蓄積された電荷を信号増幅回路８０１に送る前に、制御信号ＲＣ（ＲＣ＿Ｐｈｏｔｏ）を制御して画像信号増幅用アンプ８０５のコンデンサをリセットすると同時に、信号線３０８（Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３）の電位をリセットする。これは、蓄積動作や読み出し動作によって信号線３０８（Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３）の電位が、信号線ごとでバラバラになっているのを揃えるためである。
【００７８】
画像信号増幅用アンプ８０５ならびに信号線３０８のリセットを終了した後、ゲート電極３０２（例えばゲート電極Ｖｇ１）の電圧を、ＴＦＴ２０１（例えばＴＦＴ１１、ＴＦＴ１２、ＴＦＴ１３）がＯＮするまで上げ、ＭＩＳ型光電変換部２０２に蓄積された電荷を転送するのに十分な時間ＴＦＴ２０１をＯＮする。転送が終了した後はゲート電極３０２の電圧を下げＴＦＴ２０１をＯＦＦする。
【００７９】
このとき、画像信号増幅用アンプ８０５は、ＭＩＳ型光電変換部２０２に蓄積した電荷に比例した電圧を出力しており、制御信号ＳＨによってサンプルホールド回路８０４を制御し、各画像信号増幅用アンプ８０５の電圧をサンプルホールドする。
【００８０】
この電圧は、マルチプレキサー回路８０３によって入力されるＣＬＫ信号ＣＬＫに同期して時系列的に読み出され、出力段アンプ８０２によって２次元センサーの外部に出力される。
【００８１】
以上のように信号線３０８、画像信号増幅用アンプ８０５のリセット、ＴＦＴ２０１のＯＮ／ＯＦＦを、ゲート電極２０１（Ｖｇ）の本数分繰り返すことで適切な露出制御がなされたＸ線画像を得ることができる。
【００８２】
以上のように本実施の形態では、従来の光電子倍増管に相当する光センサー（フォトタイマー検出部２０３）を２次元センサー８０８内（信号線３０８上）に組み込み、フォトタイマー検出部２０３の信号を積分、監視して露出制御を行うようにしたので、Ｘ線撮像装置の性能を左右する画素の開口率や、ＭＩＳ型光電変換部２０２の特性に影響を与えることなくフォトタイマー検出部２０３を組み込むことができる。これにより、適切な露出制御を行えるＸ線撮像装置を容易且つ確実に実現することができる。
【００８３】
また、フォトタイマー検出部２０３を２次元センサー８０８と同じ原理のセンサーとし、Ｘ線を光に変換する蛍光体３１７を、フォトタイマー検出部２０３と２次元センサー８０８とで共有するようにしたので、フォトタイマーの特性を２次元センサー８０８の特性と同じにすることができ、より適切な露出制御を行うことができる。
【００８４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態に対し、２次元センサーの構成が主として異なるので、前述した第１の実施の形態と同一の部分については、図１〜図８に示した符号と同一符号を付すなどして詳細な説明を省略する。
【００８５】
図９に本実施の形態における光電変換装置の概略構成図を示す。具体的に図９は、２５００×２５００画素を配置したセンサー基板に、複数の信号増幅回路と垂直駆動回路とを接続した光電変換装置を示している。
【００８６】
図の上下に図７で示した信号増幅回路８０１が１０個ずつ計２０個接続されていて、１個の信号増幅回路８０１は２５０本の信号線Ｓｉｇと接続されている。また、図のように、各信号増幅回路８０１に接続されている２５０本の信号線Ｓｉｇ中、３本にフォトタイマー検出部２０３を接続できるようになっている。ここで、図９では図示していないが、フォトタイマーなどの回路は図７に示したものに準ずる。
【００８７】
図９に示す２次元センサー１０００において、一本の信号線Ｓｉｇには１２５０画素が接続されており、上下の信号線を合わせて１ライン２５００画素となる。画像信号の読み出しは、上下同時に行われる。上下に分割することで、画像を読み出すまでの時間が短縮できる。
【００８８】
垂直駆動回路７０３は、左右上下に４箇所配置され、左右の垂直駆動回路（例えば垂直駆動回路７０３ａと垂直駆動回路７０３ｃ）は、ゲート電極Ｖｇを共有し同期して駆動する。これは、ゲート電極Ｖｇの持つ抵抗や容量による画質の低下を防ぐためである。
【００８９】
図９で示すように、１つの信号増幅器８０１につき３つのフォトタイマー検出部２０３がまとまって配置され、さらに前記３つのフォトタイマー検出部２０３のそれぞれが横並びにならないよう配置されている。
【００９０】
フォトタイマー検出部２０３は、一つの信号線Ｓｉｇ上に数画素から十数画素にわたって連続して設置され、一個の検出部として機能する。この様にすることで、フォトタイマーの感度を光電変換素子（例えばＭＩＳ型光電変換部２０２）と同じか、それ以上にすることができる。
【００９１】
仮に、１箇所に、１画素と同じ感度になるようにフォトタイマー検出部を複数個配置すると、電気的な補正を特別に行う必要がなくなるので、露出制御に関する制御が簡便になり、かつ、光電変換部（例えばＭＩＳ型光電変換部２０２）の特性を反映した高精度の露出制御が可能となる。
【００９２】
また、１画素よりも高い感度になるようフォトタイマー検出部を複数個配置した場合、光電変換部（例えばＭＩＳ型光電変換部２０２）に照射される光が少ない場合、つまり人体を透過するＸ線量が少ない領域でも露出制御を精度良く行うことができる。
ただし、このようにフォトタイマー検出部を設けた場合には、フォトタイマー検出部の感度特性を画素の感度特性に換算して制御する必要がある。
【００９３】
ここで、前記画素より感度の高いフォトタイマー検出部や画素と同等の感度のフォトタイマー検出部は、一つの２次元センサー１０００内に配置してもかまわない。
【００９４】
さらに、図９に示すように２次元センサー１０００の全域にフォトタイマー検出部２０３を設けることによって、どのような撮影条件でも最適な露出が得ることができる。
例えば、撮影する部位に応じて光量を測定する領域を指定することで、撮影する部位に最適な露出制御が行うことができる。
【００９５】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、前述した第１の実施の形態と本実施の形態では、光電変換素子の具体的な構成が主として異なる。具体的に、第１の実施の形態では、光電変換素子としてＭＩＳ型光電変換部を用いたが、本実施の形態では、光電変換素子としてＰＩＮ型光電変換部を用いる。したがって、前述した第１の実施の形態と同一の部分については、図１〜図８に示した符号と同一符号を付すなどして詳細な説明を省略する。
【００９６】
図１０は、光電変換素子として設けられるＰＩＮ型光電変換部と、転送手段として設けられるＴＦＴとを組みあわせた画素の断面図を示している。
ＴＦＴは、前述した第１の実施の形態のＴＦＴ２０１と同様に、ガラス基板１１０１上にクロムまたはアルミニウムまたはアルミニウムの合金からなるゲート電極１１０２と、アモルファスシリコン窒化膜で形成される絶縁膜１１０３と、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）によって形成されるチャネル層１１０４と、チャネル層１１０４と金属電極とのオーミックコンタクトをとるための負の導電性を持つＮ＋アモルファスシリコン層１１０５と、アルミニウムまたはアルミニウムの合金などの金属によって形成されるソース電極１１０６及びドレイン電極１１０７とを有して構成される。
【００９７】
ＰＩＮ型光電変換部は、アルミニウムまたはアルミニウムの合金からなるセンサー下部電極層１１０９と、センサー下部電極層１１０９から光電変換層１１１１への正孔の注入を阻止するための、負の導電性を持つＮ＋アモルファスシリコン層１１１０と、水素化アモルファスシリコンからなる光電変換層１１１１と、センサーバイアス線１１１４ならびに透明電極１１１３から、光電変換層１１１１への電子の注入を阻止するための、正の導電性をもつＰ＋型アモルファスシリコン層１１１２と、ＰＩＮ型光電変換部に電圧を供給するための、アルミニウムやアルミニウム合金からなるセンサーバイアス線１１１４と、ＩＴＯなどの透明電極材料で形成される透明電極層１１１３とを有して構成される。
【００９８】
フォトタイマー検出部は、前述した第１の実施の形態のフォトタイマー検出部２０３と同様に、信号線３０８内にて構成され、その構造は図３に示したものと同一である。本実施の形態では、この様にフォトタイマー検出部と光電変換素子に別々の方式の光センサーを用いている。
【００９９】
本実施の形態のフォトタイマー検出部は、前述した第１の実施の形態の図４で説明した動作原理と同様の動作原理で動作するが、ＰＩＮ型光電変換部では、図１１に示す原理で光に比例した電気信号を出力する仕組みになっている。
【０１００】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、ＰＩＮ型光電変換部のＰ＋アモルファスシリコン層１１１２に負の電圧を印加した状態、またはＮ＋アモルファスシリコン層１１１０に正の電圧を印加した状態のＰＩＮ型光電変換部のバンドダイアグラムを示している。
【０１０１】
図１１（ａ）では、ＰＩＮ型光電変換部に光が照射されていない状態を示している。ＰＩＮ型光電変換部の両端には電圧がかかっており、Ｐ＋アモルファスシリコン層１１１２側には電子が、Ｎ＋アモルファスシリコン層１１１０側には正孔がそれぞれ注入される。
【０１０２】
しかし、前記注入された電子と正孔は、Ｎ＋アモルファスシリコン層１１１０やＰ＋アモルファスシリコン層１１１２内で再結合し光電変換層１１１１を通って対極へと流れることができないため、この状態では、ＰＩＮ型光電変換部は電流を流さない。
【０１０３】
しかしながら、光電変換層１１１１にトラップされている電荷が熱的に放出され、ＰＩＮ型光電変換部の両端にかかっている電圧によって光電変換層１１１１の外へと流れ出るため、光電変換で発生する電流より微量ではあるが電流（暗電流）が流れる。
【０１０４】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の状態のＰＩＮ型光電変換部に光を照射した状態を示している。
光が照射されると光電変換層では、電子・正孔対が発生し光電変換層１１１１にかかっている電圧によって電子はＮ＋アモルファスシリコン層１１１０へ、正孔はＰ＋アモルファスシリコン層１１１２へドリフトする。このとき、光電変換層１１１１を移動する時間を電子及び正孔の寿命より十分短くなるようＰＩＮ型光電変換部に印加する電圧を設定することで光量に比例した電流を得ることができる。
【０１０５】
ＰＩＮ型光電変換部の特長は、ＭＩＳ型光電変換部のようにリフレッシュ動作が必要ないことである。すなわち、本実施の形態では、光電変換素子としてＰＩＮ型光電変換部を用いるようにしたので、前述した第１の実施の形態で説明したリフレッシュ動作を省略することができる。
【０１０６】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態では、前述した第１〜第３の実施の形態で説明した光電変換装置を用いてデジタルＸ線撮像装置を構成するようにしている。したがって、前述した第１〜第３の実施の形態と同一の部分については、図１〜図１１に付した符号と同一の符号を付すなどして詳細な説明を省略する。
【０１０７】
図１２は、第１〜第３の実施の形態で説明した光電変換装置を用いたデジタルＸ線撮像装置のシステム構成の一例を示した図である。
【０１０８】
図１２において、光電変換装置１３０１は、例えば、図７や図９などを用いて説明した第１〜第３の実施の形態における光電変換装置の何れかである。
システムボード１３０２には、光電変換装置１３０１の信号増幅器（信号増幅回路８０１）から出力されたアナログ画像信号ＡＳをデジタル画像信号ＤＳに変換するＡＤコンバータ１３０３と、フォトタイマーアンプ部７０１から出力される電圧を監視し最適な露出となるようＸ線源１３１５を制御する露出制御部７０２と、（外部の）電源１３１４から供給される電圧を、センサー（例えば２次元センサー８０８、１０００）やセンサーに付随する回路を駆動するための電圧へとレギュレーションするためのレギュレータ１３０４とが内包されている。
【０１０９】
コントロールＰＣ１３０５は、入力されたＸ線の照射条件と撮影部位の情報から最適な露出を計算し、また複数のフォトタイマー検出部２０３がある場合、どのフォトタイマー検出部２０３の信号を用いるか判断し、露出制御部７０２へ濃度設定信号を送る計算機１３０６と、ＡＤコンバータ１３０３から送られてくるデジタルデータ（デジタル画像信号ＤＳ）が適切なＸ線画像となるように、センサー（例えば２次元センサー８０８、１０００）や信号増幅回路８０１に起因するアーティファクトを補正し、また、計算機１３０６から送られる露出制御の情報や、撮影部位の情報から診断に適したコントラストになるように補正する画像処理装置１３０７とを有して構成されている。
【０１１０】
さらに、画像処理装置１３０７によって作られたＸ線画像（画像データＸＩＤ）は、モニター１３１２へ表示することや、磁気ディスクドライブなどの記憶装置１３０８へ記録することや、病院内ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）１３１６へ転送することができる。
【０１１１】
制御卓１３０９は、患者情報の入力や、Ｘ線の管電圧、管電流や撮影部位等の撮影条件の入力を行う装置である。入力された情報をもとにコントロールＰＣ１３０５から２次元センサー８０８、１０００などを制御する。
【０１１２】
Ｘ線制御卓１３１０では、管電圧、管電流、および曝射時間を設定する。この情報に基づきＸ線源１３１５が駆動する。また、Ｘ線制御卓１３１０に入力された情報はコントロールＰＣ１３０５の計算機に送られ露出制御の計算に使われる。
【０１１３】
以上のように本実施の形態では、前述した第１〜第３の実施の形態で説明した光電変換装置を用いてデジタルＸ線撮像装置を構成したので、２次元センサー内に作成されたフォトタイマーを使用して撮影条件に最適な露出制御を行うことができ、診断に好適なデジタルＸ線画像を得ることができる。これにより、Ｘ線画像診断の向上や、撮影ミスの低減による患者の被爆線量の低減が可能となる。
【０１１４】
そして、フォトタイマーを光電変換装置内の全域（フォトタイマー検出部を２次元センサーの全域）に配置した第２の実施の形態の２次元センサー１０００を用いれば、撮影部位によらず最適な露出が得られるデジタルＸ線撮像装置を提供できる。
【０１１５】
なお、露出制御部７０２はコントロールＰＣ１３０５内に内包しても構わないし、レギュレータ１３０４がシステムボード１３０２上ではなく、レギュレータとして独立して光電変換装置に接続されていても構わない。
【０１１６】
（本発明の他の実施形態）
前述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該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、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。
【０１１７】
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、およ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録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録媒体としては、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。
【０１１８】
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、前述の実施形態の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と共同して前述の実施形態の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ことは言うまでもない。
【０１１９】
さらに、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にも本発明に含まれることは言うまでもない。
【０１２０】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
（実施態様１）  放射線または可視光を電気信号へ変換して電荷を発生する光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を任意のタイミングで転送するための転送手段とを組みわせて構成した画素を２次元的に複数配置して成る２次元センサーに、前記転送手段により転送された電荷を増幅して読み出す読み出し手段と、前記転送手段を駆動するための転送手段駆動手段とを接続して成る光電変換装置であって、
前記放射線または可視光の露出を制御するために前記放射線または可視光を検知する露出制御用光検知手段を有し、
前記転送手段と前記読み出し手段とを接続する信号伝達経路と、前記露出制御用光検知手段の信号転送経路とを共通にしたことを特徴とする光電変換装置。
【０１２１】
（実施態様２）  放射線または可視光を電気信号へ変換して電荷を発生する光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を転送するための転送手段とを組みわせて構成した画素をマトリックス状に複数配置して成る２次元センサーと、
前記転送手段により転送された電荷を増幅して読み出す読み出し手段と、
前記放射線または可視光の露出を制御するために前記放射線または可視光を検知する露出制御用光検知手段とを有し、
前記転送手段と前記読み出し手段とを接続する信号伝達経路と、前記露出制御用光検知手段の信号転送経路とを共通にしたことを特徴とする光電変換装置。
【０１２２】
（実施態様３）  前記転送手段と前記読み出し手段とを接続する信号伝達経路上に、前記露出制御用光検知手段を１個ないしは複数個設けたことを特徴とする実施態様１または２に記載の光電変換装置。
【０１２３】
（実施態様４）  前記露出制御用光検知手段は、前記光電変換素子、または前記転送手段と同様の製造プロセスによって製造されて成ることを特徴とする実施態様１〜３の何れか１態様に記載の光電変換装置。
【０１２４】
（実施態様５）  前記光電変換素子は、絶縁性の基板上に、
第１の電極層と、
第１の導電型のキャリア、および前記第１の導電型のキャリアとは正負の異なる第２の導電型のキャリアの両方のキャリアの通過を阻止する第１の絶縁層と、
非単結晶の半導体で形成される光電変換半導体層と、
第２の電極層と、
前記第２の電極層と前記光電変換半導体層との間に形成され、前記光電変換半導体層に第１の導電型のキャリアが注入されることを阻止する注入阻止層と、
金属で形成される第３の電極層とを少なくとも有し、
前記第２の電極層は、前記注入阻止層上に形成され、可視光に対し透明であることを特徴とする実施態様１〜４の何れか１態様に記載の光電変換装置。
【０１２５】
（実施態様６）  前記光電変換素子は、
絶縁性の基板と、
前記絶縁性の基板上に形成される第１の電極層と、
前記第１の電極層上に形成され、第１の導電型のキャリア、および前記第１の導電型のキャリアとは正負の異なる第２の導電型のキャリアの両方のキャリアの通過を阻止する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に、非単結晶の半導体を用いて形成される光電変換半導体層と、
前記光電変換半導体層上に形成され、前記光電変換半導体層に第１の導電型のキャリアが注入されることを阻止する注入阻止層と、
前記注入素子層上に形成され、可視光に対し透明である第２の電極層と、
前記第２の電極層と前記光電変換半導体層との間に、金属を用いて形成される第３の電極層とを少なくとも有することを特徴とする実施態様１〜４の何れか１態様に記載の光電変換装置。
【０１２６】
（実施態様７）  前記光電変換素子は、絶縁性の基板上に、
第１の電極層と、
第１の導電型の電荷の注入を阻止する第１の注入阻止層と、
非結晶の半導体で形成される光電変換半導体層と、
前記第１の導電型の電荷とは正負の異なる第２の導電型の電荷の注入を阻止する第２の注入阻止層と、
前記第２の注入阻止層上に形成され、可視光に対し透明である第２の電極層と、
金属で形成される第３の電極層とを少なくとも有することを特徴とする実施態様１〜４の何れか１態様に記載の光電変換装置。
【０１２７】
（実施態様８）  前記光電変換素子は、
絶縁性の基板と、
前記絶縁性の基板上に形成される第１の電極層と、
前記第１の電極層上に形成され、第１の導電型のキャリアの注入を阻止する第１の注入阻止層と、
前記第１の注入阻止層上に、非結晶の半導体を用いて形成される光電変換半導体層と、
前記光電変換半導体層上に形成され、前記第１の導電型のキャリアとは正負の異なる第２の導電型のキャリアの注入を阻止する第２の注入阻止層と、
前記第２の注入阻止層上に形成され、可視光に対し透明である第２の電極層と、
前記第２の電極層と、前記第２の注入阻止層との間に、金属を用いて形成される第３の電極層とを少なくとも有することを特徴とする実施態様１〜４の何れか１態様に記載の光電変換装置。
【０１２８】
（実施態様９）  前記実施態様１〜８の何れか１態様に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置の受光面上に貼り合わされる蛍光体とを有し、
前記蛍光体は、人体の情報を担ったＸ線を可視光へ変換することを特徴とするＸ線撮像装置。
【０１２９】
（実施態様１０）  前記実施態様１〜８の何れか１態様に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置の露出制御用光検知手段により検知されたＸ線に基づく電気信号を読み出す電気信号読み出し手段と、
前記電気信号読み出し手段により読み出された電気信号から露出量を判断し、最適なコントラストを持った画像になるようにＸ線源を自動的に制御するＸ線源制御手段とを有することを特徴とする実施態様９に記載のＸ線撮像装置。
【０１３０】
（実施態様１１）  絶縁性の基板上に第１の導電体層を形成し、前記形成した第１の導電体層をエッチングして、センサー用電極とゲート電極とを形成する工程と、
前記形成されたセンサー用電極上とゲート電極上とを含む全面に、第１の絶縁体層と、第１及び第２のアモルファス半導体層とを順次形成する工程と、
前記センサー用電極上の所定領域に形成された第１の絶縁体層と、第１及び第２のアモルファス半導体層とを取り除いた後に、第２の導電体層を全面に形成し、前記形成した第２の導電体層をエッチングして、前記センサー用電極の上方にセンサーバイアス線を形成するとともに、前記ゲート電極の上方にソース電極層とドレイン電極層と信号線とを形成する工程と、
前記センサーバイアス線と、前記第２のアモルファス半導体層とが露出している領域上に、可視光に対して透明である電極を形成する工程とを含むことを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【０１３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、放射線または可視光を電気信号へ変換する光電変換素子で発生した電荷を転送するための転送手段と、前記転送手段により転送された電荷を増幅して読み出す読み出し手段とを接続する信号伝達経路と、露出を制御するために前記放射線または可視光を検知する露出制御用光検知手段の信号伝達経路とを共通にするようにしたので、前記光電変換素子の特性に影響を与えることなく前記露出制御用光検出手段を組み込むことができる。これにより、高精度の露出制御を容易且つ確実に行って放射線撮影を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、２次元センサーの１画素の一例を示した平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示し、図１に示した２次元センサーの１画素のＡ−Ａ´間の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示し、図１に示した２次元センサーの１画素のＢ−Ｂ´間の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態を示し、ＭＩＳ型光電変換部のエネルギーバンドを示した図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態を示し、画素の製造工程を工程順に示した概略断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態を示し、フォトタイマーの回路図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態を示し、光電変換装置の回路図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態を示し、１枚の画像得るための駆動タイミングを表すタイムチャートである。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示し、光電変換装置の構成の一例を示した図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態を示し、ＰＩＮ型光電変換部と、ＴＦＴとを組みあわせた画素の断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態を示しＰＩＮ型光電変換部のバンドダイアグラムを示した図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態を示し、デジタルＸ線撮像装置のシステム構成の一例を示した図である。
【図１３】従来の技術を示し、フォトタイマーの構成を示した図である。
【符号の説明】
２０１  ＴＦＴ
２０２  ＭＩＳ型光電変換部
２０３  フォトタイマー検出部
３０１  ガラス基板
３０８  信号線
３０９  センサー下部電極
３１０  絶縁層
３１１  光電変換層
３１２  Ｎ＋型アモルファスシリコン層
３１３  透明電極
３１４  センサーバイアス線
３１７  蛍光体
４０１  光電変換層
４０３  絶縁層
４０４  透明電極
７０１  フォトタイマーアンプ部
７０２  露出制御部
７０３  垂直駆動回路
７０６、１３１５  Ｘ線源
８０１  信号増幅回路
８０８、１０００  ２次元センサー
１１０９  センサー下部電極
１１１０  Ｎ＋型アモルファスシリコン層
１１１１  光電変換層
１１１２  Ｐ＋型アモルファスシリコン層
１１１３  透明電極
１１１４  センサーバイアス線
１１１７  蛍光体
１３０１  光電変換装置
１３０２  システムボード
１３０５  コントロールＰＣ
１３０９  制御卓
１３１０  Ｘ線源制御卓
１３１１  プリンタ
１３１２  モニター
１３１３  外部記憶装置
１３１６  病院内ＬＡＮ
【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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