(57)【要約】【課題】装置が大型化するのを抑制しつつ、照射された放射線量に応じて精度良く、増幅率の設定ができる、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影プログラム、及び放射線画像撮影方法を提供する。【解決手段】放射線が照射されると、当該放射線に応じて発生した電荷の電荷蓄積期間に放射線検出用の画素２０Ｂから出力された電気信号に基づいて、制御部１０６が信号検出回路１０５の増幅回路５０の増幅率を決定し、決定した増幅率を増幅回路５０に対して設定することにより、増幅回路５０の増幅率を制御する。放射線検出素子１０の信号検出回路１０５では、当該電荷蓄積期間に蓄積された電荷に応じた電気信号が、設定された増幅率により増幅回路５０で増幅され、ＡＤＣ５４によりデジタル信号に変換されて制御部１０６へ出力される。【選択図】図６
2012134960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された放射線に応じた電荷を発生する発生手段、前記発生手段により発生した電荷を蓄積する蓄積手段、及び前記蓄積手段が蓄積した前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を各々備えた複数の画素と、
前記スイッチング素子から出力された前記電気信号を増幅する増幅手段と、
前記蓄積手段が前記電荷を蓄積する蓄積期間に放射線検出用の画素から出力された前記電気信号に基づいて、当該蓄積期間に前記蓄積手段に蓄積された前記電荷に応じた前記電気信号を増幅する際の前記増幅手段の増幅率を設定する設定手段と、
を備えた放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記放射線検出用の画素として、スイッチング状態にかかわらず、前記電荷を読み出して前記電荷に応じた前記電気信号を出力するスイッチング素子を備えた画素を用いた、請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記増幅手段は、複数の前記画素が接続された複数の信号線のうち、一部の前記信号線に接続された前記放射線検出用の画素から出力された電気信号に基づいて、前記増幅手段の増幅率を設定する、請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記複数の信号線の各々に前記増幅手段が設けられており、前記設定手段は、全ての前記増幅手段に対して、同一の前記増幅率を設定する、請求項３に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記設定手段は、放射線画像を撮影する被検体の撮影部位に対応した位置に設けられた放射線検出用の画素から出力された電気信号に基づいて、前記増幅手段の増幅率を設定する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記放射線検出用の画素は、制御端子に接続された放射線検出用走査配線を流れる制御信号に応じて前記蓄積手段で蓄積した前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力する放射線検出用スイッチング素子を備え、
前記設定手段は、予め定められた数の画素からなる領域を単位とした領域毎に、前記放射線検出用の画素から出力された前記電気信号に基づいて、前記増幅率を設定する、請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記複数の画素が行列状に配置されており、前記放射線検出用の画素が隣接する列に設けられている場合、隣接する列に設けられている前記放射線検出用の画素間に行方向に前記放射線検出用走査配線が設けられている、請求項６に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
前記複数の画素のうちの前記放射線検出用の画素以外の画素が、前記制御信号に係わらず前記蓄積手段で蓄積した前記電荷を読み出さない前記放射線検出用スイッチング素子を備えた、請求項６または請求項７に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項９】
前記複数の画素は、前記放射線検出用走査配線を中心とした線対称形状を成して構成されている、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１０】
前記領域毎に予め定められた前記放射線検出用走査配線毎に、前記制御信号が出力される放射線検出用制御回路に接続されている、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１１】
照射された放射線に応じた電荷を発生する発生手段、前記発生手段により発生した電荷を蓄積する蓄積手段、及び前記蓄積手段が蓄積した前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を各々備えた複数の画素と、前記スイッチング素子から出力された前記電気信号を増幅する増幅手段と、を備えた放射線画像撮影装置による放射線画像の撮影を行う処理をコンピュータに実行させるための放射線画像撮影プログラムであって、
前記蓄積手段が前記電荷を蓄積する蓄積期間に放射線検出用の画素から出力された前記電気信号に基づいて、当該蓄積期間に前記蓄積手段に蓄積された前記電荷に応じた前記電気信号を増幅する際の前記増幅手段の増幅率を設定するステップと、
設定された増幅率により前記増幅手段で増幅された前記電気信号に応じた画像データを出力するステップと、
を備えた処理をコンピュータに実行させるための放射線画像撮影プログラム。
【請求項１２】
照射された放射線に応じた電荷を発生する発生手段、前記発生手段により発生した電荷を蓄積する蓄積手段、及び前記蓄積手段が蓄積した前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を各々備えた複数の画素と、前記スイッチング素子から出力された前記電気信号を増幅する増幅手段と、を備えた放射線画像撮影装置において、
前記蓄積手段が前記電荷を蓄積する蓄積期間に放射線検出用の画素から出力された前記電気信号に基づいて、当該蓄積期間に前記蓄積手段に蓄積された前記電荷に応じた前記電気信号を増幅する際の前記増幅手段の増幅率を設定する工程と、
設定された増幅率により前記増幅手段で増幅された前記電気信号に応じた画像データを出力する工程と、
を備えた、放射線画像撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影プログラム、及び放射線画像撮影方法に係り、特に医療用の放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置、放射線画像撮影プログラム、及び放射線画像撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療診断を目的とした放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が知られている。当該放射線画像撮影装置は、放射線照射装置から照射され、被検体を透過した放射線を検出して放射線画像を撮影する。当該放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じて発生した電荷を収集して読み出すことにより放射線画像の撮影を行う。
【０００３】
このような放射線画像撮影装置は、放射線を検出する放射線検出素子を備えており、当該検放射線出素子は、放射線または、放射線が変換された光が照射されることにより電荷を発生する。放射線画像撮影装置では、発生した電荷に応じた電気信号を増幅手段により増幅して、放射線画像の読み取り（撮影）を行う。
【０００４】
当該増幅手段で電気信号を増幅する増幅率は、電気信号の大きさに応じて、設定される。すなわち、照射された放射線量（または放射線が変換された光の照射量）に応じて増幅手段の増幅率が設定される。
【０００５】
特許文献１には、画像検出回路と別個に、光電変換素子に逆バイアス電圧を供給するバイアス線を流れる電流を検出する電流検出手段を備え、照射された放射線量に基づいて、電荷読み出し時に増幅回路のゲインを設定する技術が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、画像信号が当該画像信号に対して要求されるＳＮ比で得られるように、線量モニタによって検出されたＸ線量に基づいて、読み出し手段の増幅率を制御する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２１９５３８号公報
【特許文献２】特開２００８−２１２６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の技術では、画像検出回路と別個にバイアス電源出力部に電流検出手段を設ける必要があるため、回路（装置）規模が大きくなるという問題があり、いわゆるカセッテ等のＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）のように、小型、かつ軽量の装置を実現するには困難な場合がある。また、被写体が撮影される領域等の関心領域において適したゲインに設定するために、基板を複数の領域にわけ、領域毎にゲイン設定を行う場合、検出する電荷量が少なくなるため、より高精度の検出が必要となる。高精度の検出を行うためには、大規模な検出回路が必要となるため、装置が大型化してしまうという問題が生じる場合がある。また、バイアス電源に電流検出手段を設けるため、放射線の照射量により供給電流が変動し、画像ノイズの要因となる問題もある。
【０００９】
また、特許文献２に記載の技術では、ＡＥＣ（自動露出制御装置）等の線量モニタにより、Ｘ線量を検知するため、平面検出器と別個に線量モニタが必要となり、装置が大型化するという問題がある。また、装置が大型化するため、消費電量が大きくなることや、部品点数が増えるという問題も生じる。また、平面検出器で放射線を検出する仕組みと線量モニタで放射線を検出する仕組みとは、異なるため、Ｘ線の照射量（照射エネルギー）が変化した際に、２つの検出系の間で感度が変わるため、照射条件によって露光量検知の感度ずれるという問題が生じる場合がある。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、装置が大型化するのを抑制しつつ、照射された放射線量に応じて精度良く、増幅率の設定ができる、放射線画像撮影装置、放射線画像撮影プログラム、及び放射線画像撮影方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じた電荷を発生する発生手段、前記発生手段により発生した電荷を蓄積する蓄積手段、及び前記蓄積手段が蓄積した前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を各々備えた複数の画素と、前記スイッチング素子から出力された前記電気信号を増幅する増幅手段と、前記蓄積手段が前記電荷を蓄積する蓄積期間に放射線検出用の画素から出力された前記電気信号に基づいて、当該蓄積期間に前記蓄積手段に蓄積された前記電荷に応じた前記電気信号を増幅する際の前記増幅手段の増幅率を設定する設定手段と、を備える。
【００１２】
本発明によれば、設定手段が、蓄積手段が電荷を蓄積する蓄積期間に放射線検出用の画素から出力された電気信号に基づいて、蓄積期間に前記蓄積手段に蓄積された電荷に応じた電気信号を増幅する際の増幅手段の増幅率を設定する。
【００１３】
このように本発明によれば、蓄積期間に画素から出力された電気信号に基づいて、蓄積された電荷に応じた電気信号を増幅する際の増幅手段の増幅率を設定する。すなわち、照射された放射線量に応じて、当該放射線を読み出す際の増幅手段の増幅率を設定する。
【００１４】
また、本発明によれば、蓄積手段が電荷を蓄積する蓄積期間に放射線検出用の画素から出力された前記電気信号に基づいて、増幅率を設定するため、別途、放射線を検出する手段を設ける必要がない。
【００１５】
従って、本発明の放射線画像撮影装置によれば、装置が大型化するのを抑制しつつ、照射された放射線量に応じて精度良く、増幅率の設定ができる。
【００１６】
また、本発明は、請求項２に記載の放射線画像撮影装置のように、スイッチング状態にかかわらず、前記電荷を読み出して前記電荷に応じた前記電気信号を出力するスイッチング素子を備えた画素を用いることが好ましい。
【００１７】
スイッチング状態にかかわらず、前記電荷を読み出して前記電荷に応じた前記電気信号を出力するスイッチング素子を備えた画素を用いることにより、スイッチング素子の制御が不必要になるという効果が得られる。
【００１８】
また、本発明は、請求項３に記載の放射線画像撮影装置のように、前記増幅手段は、複数の前記画素が接続された複数の信号線のうち、一部の前記信号線に接続された前記放射線検出用の画素から出力された電気信号に基づいて、前記増幅手段の増幅率を設定することが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、請求項４に記載の放射線画像撮影装置のように、前記複数の信号線の各々に前記増幅手段が設けられており、前記設定手段は、全ての前記増幅手段に対して、同一の前記増幅率を設定するようにしてもよい。
【００２０】
また、本発明は、請求項５に記載の放射線画像撮影装置のように、前記設定手段は、放射線画像を撮影する被検体の撮影部位に対応した位置に設けられた放射線検出用の画素から出力された電気信号に基づいて、前記増幅手段の増幅率を設定することが好ましい。
【００２１】
放射線画像の撮影部位である、被検体の撮影部位に対応した位置に設けられた放射線検出用の画素から出力された電気信号に基づいて設定することにより、より最適に増幅率を設定でき、良好な放射線画像が得られる。
【００２２】
また、本発明は、請求項６に記載の放射線画像撮影装置のように、前記放射線検出用の画素は、制御端子に接続された放射線検出用走査配線を流れる制御信号に応じて前記蓄積手段で蓄積した前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力する放射線検出用スイッチング素子を備え、前記設定手段は、予め定められた数の画素からなる領域を単位とした領域毎に、前記放射線検出用の画素から出力された前記電気信号に基づいて、前記増幅率を設定することが好ましい。
【００２３】
また、本発明は、請求項７に記載の放射線画像撮影装置のように、前記複数の画素が行列状に配置されており、前記放射線検出用の画素が隣接する列に設けられている場合、隣接する列に設けられている前記放射線検出用の画素間に行方向に前記放射線検出用走査配線が設けられていることが好ましい。
【００２４】
また、本発明は、請求項８に記載の放射線画像撮影装置のように、前記複数の画素のうちの前記放射線検出用の画素以外の画素が、前記制御信号に係わらず前記蓄積手段で蓄積した前記電荷を読み出さない前記放射線検出用スイッチング素子を備えることが好ましい。
【００２５】
また、本発明は、請求項９に記載の放射線画像撮影装置のように、前記複数の画素は、前記放射線検出用走査配線を中心とした線対称形状を成して構成されていることが好ましい。
【００２６】
また、本発明は、請求項１０に記載の放射線画像撮影装置のように、前記領域毎に予め定められた前記放射線検出用走査配線毎に、前記制御信号が出力される放射線検出用制御回路に接続されているようにしてもよい。
【００２７】
請求項１１に記載の放射線画像撮影プログラムは、照射された放射線に応じた電荷を発生する発生手段、前記発生手段により発生した電荷を蓄積する蓄積手段、及び前記蓄積手段が蓄積した前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を各々備えた複数の画素と、前記スイッチング素子から出力された前記電気信号を増幅する増幅手段と、を備えた放射線画像撮影装置による放射線画像の撮影を行う処理をコンピュータに実行させるための放射線画像撮影プログラムであって、前記蓄積手段が前記電荷を蓄積する蓄積期間に放射線検出用の画素から出力された前記電気信号に基づいて、当該蓄積期間に前記蓄積手段に蓄積された前記電荷に応じた前記電気信号を増幅する際の前記増幅手段の増幅率を設定するステップと、設定された増幅率により前記増幅手段で増幅された前記電気信号に応じた画像データを出力するステップと、を備えた処理をコンピュータに実行させるためのものである。
【００２８】
請求項１２に記載の放射線画像撮影方法は、照射された放射線に応じた電荷を発生する発生手段、前記発生手段により発生した電荷を蓄積する蓄積手段、及び前記蓄積手段が蓄積した前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を各々備えた複数の画素と、前記スイッチング素子から出力された前記電気信号を増幅する増幅手段と、を備えた放射線画像撮影装置において、前記蓄積手段が前記電荷を蓄積する蓄積期間に放射線検出用の画素から出力された前記電気信号に基づいて、当該蓄積期間に前記蓄積手段に蓄積された前記電荷に応じた前記電気信号を増幅する際の前記増幅手段の増幅率を設定する工程と、設定された増幅率により前記増幅手段で増幅された前記電気信号に応じた画像データを出力する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、装置が大型化するのを抑制しつつ、照射された放射線量に応じて精度良く、増幅率の設定ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施の形態に係る放射線画像撮影システムの一例の概略構成を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。
【図３】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の構成の一例を示す平面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の一例の線断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の一例の線断面図である。
【図６】第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の信号検出回路の概略構成の一例を示す概略構成図である。
【図７】第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の制御部で実行される放射線画像を撮影する際の動作の概略の一例を示すフローチャートである。
【図８】第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置における放射線画像を撮影する際の動作の流れの一例を示したタイムチャートである。
【図９】第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置における被検体の撮影部位に応じて増幅回路の増幅率を設定する場合を説明するための説明図である。
【図１０】その他の形態に係る放射線検出素子の構成の一例を示す平面図である。
【図１１】その他の形態に係る放射線検出素子の構成の一例を示す平面図である。
【図１２】その他の形態に係る放射線検出素子の構成の一例を示す平面図である。
【図１３】第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成のその他の例を示す構成図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成のその他の例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
［第１の実施の形態］
以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。
【００３２】
まず、本実施の形態の放射線画像撮影装置を用いた放射線画像撮影システムの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態の放射線画像撮影システムの一例の概略構成図である。
【００３３】
放射線画像撮影システム２００は、放射線（例えばエックス線（Ｘ線）等）を被検体２０６に照射する放射線照射装置２０４と、放射線照射装置２０４から照射され、被検体２０６を透過した放射線を検出する放射線検出素子１０を備えた放射線画像撮影装置１００と、放射線画像の撮影を指示すると共に、放射線画像撮影装置１００から放射画像を取得する制御装置２０２と、を備えて構成されている。制御装置２０２の制御に基づいたタイミングで、放射線照射装置２０４から照射され撮影位置に位置している被検体２０６を透過することで画像情報を担持した放射線は放射線画像撮影装置１００に照射される。
【００３４】
次に、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の概略構成について説明する。本実施の形態では、Ｘ線等の放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出素子１０に本発明を適用した場合について説明する。本実施の形態では、放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出素子１０を備えて構成されている。なお、図２では、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
【００３５】
放射線検出素子１０には、光を受けて電荷を発生し、発生した電荷を蓄積するセンサ部１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子であるＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が複数、マトリックス状に配置されている。本実施の形態では、シンチレータによって変換された光が照射されることにより、センサ部１０３が、電荷が発生する。
【００３６】
画素２０は、一方向（図２の横方向、以下「行方向」ともいう）及び当該行方向に対する交差方向（図２の縦方向、以下「列方向」ともいう）にマトリクス状に複数配置されている。図２では、画素２０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素２０は行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている。
【００３７】
本実施の形態では、複数の画素２０のうち、放射線画像撮影用の画素２０Ａと放射線検出用の画素２０Ｂが予め定められている。図１では、放射線検出用の画素２０Ｂを破線で囲んでいる。放射線画像撮影用の画素２０Ａは、放射線を検出して放射線が示す画像を生成するために用いられ、放射線検出用の画素２０Ｂは、放射線を検出するために用いられる画素であり、電荷の蓄積期間であっても、電荷を出力する画素である（詳細後述）。
【００３８】
また、放射線検出素子１０には、基板１（図３参照）上に、ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。本実施の形態では、一方向の各画素列に信号配線３が１本ずつ設けられ、交差方向の各画素列に走査配線１０１が１本ずつ設けられており、例えば、画素２０が行向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている場合、信号配線３及び走査配線１０１は１０２４本ずつ設けられている。
【００３９】
さらに、放射線検出素子１０には、各信号配線３と並列に共通電極配線２５が設けられている。共通電極配線２５は、一端及び他端が並列に接続されており、一端が所定のバイアス電圧を供給する電源１１０に接続されている。センサ部１０３は共通電極配線２５に接続されており、共通電極配線２５を介してバイアス電圧が印加されている。
【００４０】
走査配線１０１には、各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングするための制御信号が流れる。このように制御信号が各走査配線１０１に流れることによって、各ＴＦＴスイッチ４がスイッチングされる。
【００４１】
信号配線３には、各画素２０のＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて、各画素２０に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる。より具体的には、各信号配線３には、当該信号配線３に接続された画素２０の何れかのＴＦＴスイッチ４がＯＮされることにより蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。
【００４２】
各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されている。また、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御回路１０４が接続されている。図２では、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を１つに簡略化して示しているが、例えば、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を複数設けて所定本（例えば、２５６本）毎に信号配線３又は走査配線１０１を接続する。例えば、信号配線３及び走査配線１０１が１０２４本ずつ設けられている場合、スキャン信号制御回路１０４を４個設けて２５６本ずつ走査配線１０１を接続し、信号検出回路１０５も４個設けて２５６本ずつ信号配線３を接続する。
【００４３】
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路（図６参照）を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅し、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）によりデジタル信号へ変換する（詳細後述）。
【００４４】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４には、信号検出回路１０５において変換されたデジタル信号に対してノイズ除去などの所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御回路１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する制御部１０６が接続されている。
【００４５】
本実施の形態の制御部１０６は、マイクロコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭおよびＲＡＭ、フラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部を備えている。制御部１０６は、上記所定の処理が施された画像データに対して、各放射線検出用の画素２０Ｂの画像データを補間する処理（補間処理）を行って、照射された放射線が示す画像を生成する。すなわち、制御部１０６は、各放射線検出用の画素２０の画像データを、上記所定の処理が施された画像データに基づいて補間することで、照射された放射線が示す画像を生成する。
【００４６】
図３には、本実施形態に係る間接変換方式の放射線検出素子１０の構造を示す平面図が示されており、図４には、図３の放射線画像撮影用の画素２０ＡのＡ−Ａ線断面図が示されており、図５には、図３の放射線検出用の画素２０ＢのＢ−Ｂ線断面図が示されている。
【００４７】
図４に示すように、放射線検出素子１０の画素２０Ａは、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１（図３参照）、ゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図３参照）。この走査配線１０１、ゲート電極２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）成膜により形成される。
【００４９】
絶縁膜１５上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００５０】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている（図３参照。）。ソース電極９、ドレイン電極１３、及び信号配線３が形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。当該ソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（図示省略）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。なお、ＴＦＴスイッチ４は後述する下部電極１１により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極９とドレイン電極１３が逆となる。
【００５１】
これら第２信号配線層を覆い、基板１上の画素２０が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴスイッチ４や信号配線３を保護するために、ＴＦＴ保護膜層３０が形成されている。このＴＦＴ保護膜層３０は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。
【００５２】
このＴＦＴ保護膜層３０上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料など）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。
【００５３】
本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層３０のドレイン電極１３と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００５４】
層間絶縁膜１２上には、コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されており、この下部電極１１は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。この下部電極１１は、後述する半導体層２１が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Ａｌ系材料、ＩＴＯなど導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。
【００５５】
一方、半導体層２１の膜厚が薄い場合（０．２〜０．５μｍ前後）、半導体層２１で光が吸収が十分でないため、ＴＦＴスイッチ４への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、遮光性メタルを主体とする合金、若しくは積層膜とすることが好ましい。
【００５６】
下部電極１１上には、フォトダイオードとして機能する半導体層２１が形成されている。本実施の形態では、半導体層２１として、ｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層（ｎ＋アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、ｐ＋アモルファスシリコン）を積層したＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃを順に積層して形成する。ｉ層２１Ｂは、光が照射されることにより電荷（一対の自由電子と自由正孔）が発生する。ｎ＋層２１Ａ及びｐ＋層２１Ｃは、コンタクト層として機能し、下部電極１１及び後述する上部電極２２とｉ層２１Ｂをと電気的に接続する。
【００５７】
各半導体層２１上には、それぞれ個別に上部電極２２が形成されている。この上部電極２２には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）などの光透過性の高い材料を用いている。本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、上部電極２２や半導体層２１、下部電極１１を含んでセンサ部１０３が構成されている。
【００５８】
層間絶縁膜１２、半導体層２１及び上部電極２２上には、上部電極２２に対応する一部で開口２７Ａを持ち、各半導体層２１を覆うように、塗布型の層間絶縁膜２３が形成されている。
【００５９】
この層間絶縁膜２３上には、共通電極配線２５がＡｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした合金あるいは積層膜で形成されている。共通電極配線２５は、開口２７Ａ付近にコンタクトパッド２７が形成され、層間絶縁膜２３の開口２７Ａを介して上部電極２２と電気的に接続される。
【００６０】
一方、図５に示すように、放射線検出素子１０の放射線検出用の画素２０Ｂでは、ソース電極９とドレイン電極１３とが接触するようにＴＦＴスイッチ４が形成されている。すなわち、画素２０Ｂでは、ＴＦＴスイッチ４のソースとドレインが短絡している。これにより、画素２０Ｂでは、下部電極１１に収集された電荷がＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態にかかわらず信号配線３に流れ出す。
【００６１】
このように形成された放射線検出素子１０には、必要に応じてさらに光吸収性の低い絶縁性の材料により保護膜が形成されて、その表面に光吸収性の低い接着樹脂を用いてＧＯＳ等からなるシンチレータが貼り付けられる。
【００６２】
次に、本実施の形態の信号検出回路１０５の概略構成について説明する。図６は、本実施の形態の信号検出回路１０５の一例の概略構成図である。本実施の形態の信号検出回路１０５は、増幅回路５０、及びＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）５４を備えて構成されている。なお、図６では、図示を省略したが増幅回路５０は、信号配線３毎に設けられている。すなわち、信号検出回路１０５は、放射線検出素子１０の信号配線３の数と同じ数の、複数の増幅回路５０を備えて構成されている。
【００６３】
増幅回路５０は、チャージアンプ回路で構成されており、オペアンプ等のアンプ５２と、アンプ５２に各々並列に接続されたコンデンサＣ１〜Ｃ４と、アンプ５２に並列に接続された電荷リセット用のスイッチＳＷ１と、を備えて構成されている。
【００６４】
コンデンサＣ２〜Ｃ４にはそれぞれスイッチＳＷ２〜ＳＷ４が直列に接続されており、電荷リセット用のスイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２〜ＳＷ４のオン／オフが制御部１０６により制御されるようになっている。
【００６５】
増幅回路５０では、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオフの状態で画素２０のＴＦＴスイッチ４により電荷（電気信号）が読み出され、コンデンサＣ１、及びスイッチＳＷ２〜ＳＷ４がオン状態のコンデンサＣ２〜Ｃ４にＴＦＴスイッチ４により読み出された電荷が蓄積され、蓄積される電荷量に応じてアンプ５２から出力される電圧値が増加するようになっている。このように、いずれのスイッチＳＷ２〜ＳＷ４をオンにしてコンデンサＣ１〜Ｃ４に電荷を蓄積するかにより、増幅回路５０の増幅率が決定する。１つのコンデンサＣ（Ｃ１〜Ｃ４）に電荷を蓄積する場合は、当該コンデンサの容量により、Ｖ＝Ｑ／Ｃ（Ｖ：電圧、Ｑ：電荷、Ｃ容量）となる。一方、複数のコンデンサに電荷を蓄積する場合、例えば、スイッチＳＷ２をオンにし、コンデンサＣ１、Ｃ２に電荷を蓄積する場合は、Ｖ＝Ｑ／（Ｃ１＋Ｃ）となる。
【００６６】
なお、コンデンサＣ１〜Ｃ４は、それぞれ容量が異なるものであってもよいし、同じ容量であってもよい。コンデンサＣ１〜Ｃ４の容量や、コンデンサの数等は放射線画像撮影装置１００に求められる性能等に応じて適宜設定すればよい。
【００６７】
また、制御手段１６は、電荷リセット用スイッチＳｗ１に電荷リセット信号を印加して電荷リセット用のスイッチＳＷ１のオン／オフを制御するようになっている。なお、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオン状態とされると、アンプ５２の入力側と出力側とが短絡され、コンデンサＣ１〜Ｃ４の電荷が放電される。
【００６８】
ＡＤＣ５４は、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）スイッチＳＷ５がオン状態において、増幅回路５０から入力されたアナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換する機能を有するものである。ＡＤＣ５４は、デジタル信号に変換した電気信号を制御部１０６に順次出力する。
【００６９】
なお、本実施の形態のＡＤＣ５４には、信号検出回路１０５に備えられた全ての増幅回路５０から出力された電気信号が入力される。すなわち、本実施の形態の信号検出回路１０５は、増幅回路５０（信号配線３）の数にかかわらず、１つのＡＤＣ５４を備えている。
【００７０】
本実施の形態の制御部１０６は、ＡＤＣ５４から出力された電気信号に基づく電荷情報（放射線量）に応じた増幅率を増幅回路５０に設定する。増幅率は、電荷量多い（放射線量が多い）場合は、小さい増幅率を設定し、電荷量が少ない（放射線量が少ない）場合は、大きい増幅率を設定することにより、ＡＤＣ５４の変換レンジを有効に活用するために所定の範囲内に収まるよう設定する。
【００７１】
本実施の形態では、制御部１０６は、例えば、ＡＤＣ５４から出力される電気信号（電荷情報)に基づいた電荷量の大きさ（放射線量）と、電荷を蓄積するコンデンサＣ１〜Ｃ４（スイッチＳＷ２〜４をオンにする）とを対応付ける対応関係を予め記憶しておき、出力される電気信号に応じて、スイッチＳＷ２〜ＳＷ４のオン／オフを制御することによって電荷を蓄積するコンデンサＣ２〜Ｃ４を選択することで、増幅回路５０の増幅率（ゲイン）を設定するように構成されている。
【００７２】
次に、図７及び図８を参照して、上記構成の放射線画像撮影装置１００による放射線画像を撮影する際の動作の流れについて、増幅回路５０への増幅率の設定（制御）を中心に、説明する。
【００７３】
図７は、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の制御部１０６で実行される、放射線画像を撮影する際の動作の概略の一例を示すフローチャートである。また、図８は、放射線画像を撮影する際の動作の流れの一例を示したタイムチャートである。
【００７４】
放射線画像撮影装置１００は、放射線の照射開始を検出して放射線検出素子１０の各画素２０で電荷を蓄積し、蓄積した電荷に応じた画像データに基づいた放射線画像を出力することにより放射線画像を撮影する。
【００７５】
本実施の形態では、放射線画像の撮影を行う際、放射線画像撮影装置１００には、撮影モードへの移行が制御装置２０２から通知される。放射線画像撮影装置１００は、撮影モードへの移行が通知されると、放射線の検出を行う放射線検出待ち状態に移行し、放射線を検出すると放射線検出素子１０で電荷を蓄積する電荷蓄積状態に移行し、放射線を検出してから所定時間後に蓄積された電荷の読み出す電荷読出状態に移行し、電荷の読み出し終了後、待機状態に移行する。
【００７６】
放射線照射装置２０４から放射線が照射されると、照射された放射線は、シンチレータに吸収され、可視光に変換される。なお、放射線は、放射線検出素子１０の表側、裏側の何れから照射されてもかまわない。シンチレータで可視光に変換された光は、各画素２０のセンサ部１０３に照射される。
【００７７】
センサ部１０３では、光が照射されると内部に電荷が発生する。この発生した電荷は下部電極１１により収集される。
【００７８】
放射線画像撮影用の画素２０Ａでは、ドレイン電極１３とソース電極９が短絡していないため、下部電極１１に収集された電荷が蓄積されるが、画素２０Ｂでは、ドレイン電極１３とソース電極９が短絡しているため、下部電極１１に収集された電荷が信号配線３に流れ出す。
【００７９】
なお、図７に示したフローチャートは、撮影モードに移行し、放射線が照射されたことを検出した場合に制御部１０６により実行される。なお、放射線が照射されたことの検出は、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００では、制御部１０６が信号検出回路１０５により変換された、放射線検出用の画素２０Ｂが接続された信号配線３（図２の場合、Ｄ２、Ｄ３の少なくとも一方、例えば、Ｄ２）のデジタル信号の値を予め定めた放射線検知用の閾値と比較し、閾値以上となった否かにより放射線が照射されたか否かの検出を行うようにしており、制御装置２０２から制御信号を必要としない、いわゆる同期フリーとして構成している。なお、これに限らず、例えば、制御装置２０２から入力された制御信号により、放射線が照射されたことを検出するようにしてもよい。
制御部１０６は、放射線の照射を検出すると、ステップ１００では、放射線検出素子１０に電荷の蓄積を指示する。放射線検出素子１０の放射線画像撮影用の画素２０Ａでは、ＴＦＴスイッチ４がオフ状態のままであるため、電荷が蓄積された状態になる（図８、Ｅｘｐ期間の電荷蓄積期間参照）。
【００８０】
次のステップ１０２では、信号検出回路１０５から出力された電気信号（電荷情報）を取得する。放射線検出用の画素２０Ｂは、ＴＦＴスイッチ４が短絡しているため、電荷蓄積期間（ＴＦＴスイッチ４がオフ状態）であっても、電荷を信号検出回路１０５に出力する。電荷蓄積期間及び読出期間に係わらず所定のタイミングでＳ／ＨスイッチＳＷ５がオン／オフされる（図８、ＣＡサンプリング参照）ため、放射線検出用の画素２０Ｂから出力された電荷の情報は信号検出回路１０５の増幅回路５０及びＡＤＣ５４を介して電気信号として制御部１０６に入力される。
【００８１】
次のステップ１０４では、蓄積期間中の電気信号に応じて、増幅回路５０の増幅率を決定し、次のステップ１０６では、決定した増幅率を信号検出回路１０５の増幅回路５０に設定することにより増幅回路５０のゲインを制御する。なお、増幅率の設定は、上述のように、増幅率に応じたスイッチＳＷ２〜４をオン状態にすることにより行う。
【００８２】
次のステップ１０８では、放射線検出素子１０の画素２０（放射線画像撮影用の画素２０Ａ）に電荷を読み出すように指示する。具体的には、スキャン信号制御回路１０４を制御してスキャン信号制御回路１０４から１ラインずつ順に各走査配線１０１にオン信号（図８、ゲート信号Ｖｇｈ参照）を出力させ、ＴＦＴスイッチ４のゲート電極２に走査配線１０１を介して順次オン信号を印加する。これにより、複数配置された画素２０ＡのＴＦＴスイッチ４が順次オンされ、各画素２０Ａに蓄積された電荷量に応じた電気信号が信号配線３に流れ出す。信号検出回路１０５の増幅回路５０では、信号配線３に流れ出した電気信号をステップ１０６で設定された増幅率に基づいて増幅しＡＤＣ５４に出力する。ここで、図８に示すように、電荷量が多い（照射された放射線量が多い）場合は、増幅回路５０の増幅率は小さく設定（図８、電荷蓄積期間１及び読出期間１、Ｇａｉｎ  Ｌ参照）され、電荷量が中程度（照射された放射線量が中程度）の場合は、増幅率は中間値に設定（図８、電荷蓄積期間２及び読出期間２、Ｇａｉｎ  Ｍ参照）されている。
【００８３】
ＡＤＣ５４は、当該増幅率に応じて増幅されたアナログの電気信号をデジタル信号へ変換して、制御部１０６へ出力する。制御部１０６は、変換されたデジタル信号に対して所定の処理を施し、所定の処理が施された画像データに対して、各放射線検出用の画素２０Ｂの画像データを補間する処理を行って、照射された放射線が示す放射線画像を生成する。
【００８４】
次のステップ１１０では、放射線画像の撮影処理を終了するか否か判断する。読出期間の後に、続けて電荷蓄積期間を設ける場合、例えば、動画像を撮影する場合等は否定されてステップ１００へ戻り、本処理（放射線画像の撮影動作）を繰り返す。一方、終了する場合は、肯定されて、本処理を終了する。
【００８５】
以上、説明したように、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００では、放射線が照射されると、当該放射線に応じて発生した電荷の電荷蓄積期間に放射線検出用の画素２０Ｂから出力された電気信号に基づいて、制御部１０６が信号検出回路１０５の増幅回路５０の増幅率を決定し、決定した増幅率を増幅回路５０に対して設定することにより、増幅回路５０の増幅率を制御する。放射線検出素子１０の信号検出回路１０５では、当該電荷蓄積期間に蓄積された電荷に応じた電気信号が、設定された増幅率により増幅回路５０で増幅され、ＡＤＣ５４によりデジタル信号に変換されて制御部１０６へ出力される。
【００８６】
このように、本実施の形態では、電荷蓄積期間中に放射線検出用の画素２０Ｂから出力された電気信号に基づいて、当該電荷蓄積期間中に蓄積された電荷を読み出す前に、制御部１０６で信号検出回路１０５の増幅回路５０の増幅率を設定するよう制御するため、照射された放射線の放射線量に応じた最適な増幅率（ゲイン）に増幅回路５０の増幅率を設定することができる。最適な増幅率で電荷の読み取りを行うことができるため、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００８７】
また、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００では、放射線検出素子１０の画素２０の一部である放射線検出用の画素２０Ｂを用いて、電荷蓄積期間中に取得した電気信号を用いているため、放射線検出素子１０の画素２０とは別個に放射線検出用の素子（例えば、従来技術では、電流検出手段や、線量モニタ）を設ける場合に比べて、放射線検出素子１０の回路規模を小さくすることができ、従って、放射線画像撮影装置１００が大型化するのを抑制しつつ、照射された放射線量に応じて精度良く、増幅率の設定ができる。これにより、従来の放射線画像撮影装置に比べて製造コスト等の面でメリットが有ることはいうまでもない。
【００８８】
また、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００では、放射線検出素子１０の画素２０において、電荷蓄積期間中に出力された電気信号に基づいて、増幅回路５０の増幅率を設定するため、通常の放射線画像撮影（電荷読取期間での読取り）と同様、シンチレータで変換した光をセンサ部１０３で検知するため、従来の技術と異なり、放射線の照射条件によって、放射線の検出と画像撮影間の感度ずれが生じることなく、安定した増幅率の決定が可能となる、という効果が得られる。
【００８９】
なお、電荷蓄積期間中に電気信号を取得する（制御部１０６が増幅率の設定に用いる電荷情報が読み出される）放射線検出用の画素２０Ｂは、画素２０中に含まれる（放射線検出素子１０に備えられた）全画素２０Ｂを用いてもよいし、被検体２０６の撮影部位に対応した位置にある放射線検出用の画素２０Ｂを用いてもよい。被検体２０６の撮影部位に対応した位置（被検体２０６を透過した放射線が照射される位置）の放射線検出用の画素２０Ｂから電荷情報を取得することにより、被検体２０６の当該撮影部位の放射線画像を撮影する際の信号検出回路１０５の増幅回路５０の増幅率をリアルタイムで最適に設定することができる。この場合、例えば、図９に示すように放射線検出素子１０の領域を複数に分割し、撮影者が制御装置２０２等から被検体２０６の撮影部位に対応する領域を放射線検出素子１０Ａ〜１０Ｍから指定し、制御部１０６が、指定された領域に含まれる放射線検出用の画素２０Ｂから出力された電荷情報に応じて増幅率を決定し、設定するようにしてもよい。
【００９０】
なお、上記実施の形態では、電荷蓄積期間中に制御部１０６が画像データを取得するための画素２０として、ソースとドレインが短絡されたＴＦＴスイッチ４を備えた放射線検出用の画素２０Ｂを用いる場合について説明したが、電荷蓄積期間中に画像データを取得するための画素２０はこれに限らない。例えば、図１０に示すように、ドレイン電極１３の途中から接続配線８２を形成して信号配線３と接続するようにしてもよい。この場合も、ＴＦＴスイッチ４のソースとドレインは実質的に短絡していることとなる。上記実施の形態や図１０に示すように、ＴＦＴスイッチ４のソースとドレインを短絡させる場合、図１１に示すようにゲート電極２を走査配線１０１から離して形成するようにしてもよい。
【００９１】
また、例えば、図１２に示すように、放射線検出用の画素２０Ｂでは、接続配線８２を形成して接続配線８２及びコンタクトホール１７を介して、センサ部１０３と信号配線３とを接続し、ドレイン電極１３とコンタクトホール１７の間を電気的に切断してもよい。
【００９２】
また、上記実施の形態では、放射線検出用の画素２０ＢとしてＴＦＴスイッチ４が短絡された画素を用いる場合について説明したが、ＴＦＴスイッチ４が短絡していない画素を放射線検出用の画素２０Ｂとして用いてもよい。この場合、画素２０ＢのＴＦＴスイッチ４の制御は、画素２０ＡのＴＦＴスイッチ４の制御とは独立して制御される。また、この場合の画素２０Ｂは、放射線検出素子１０の所定の画素２０を用いてもよいし、放射線検出素子１０内の画素２０とは異なる画素を設けてもよい。
【００９３】
また、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の放射線検出素子１０（図２参照）では、放射線検出用の画素２０Ｂが一部の信号配線３に接続されているがこれに限らず、全ての信号配線３に接続される位置に放射線検出用の画素２０Ｂを設けるようにしてもよい。
【００９４】
また、本実施の形態の制御部１０６は、取得した電気信号が表す電荷情報に基づいて全ての増幅回路５０（全ての信号配線３に接続されている増幅回路５０）の増幅率を一律に設定しているがこれに限らず、増幅回路５０毎（信号配線３毎）に増幅率を設定するようにしてもよい。さらに、第１の実施の形態（図２参照）においても、放射線検出用の画素２０Ｂの配置を、信号配線３毎に、上側、下側と分けて配置すれば、各信号配線３毎に、上側、下側の照射量を検出することができるので、増幅回路５０毎（列方向）だけではなく、行方向に対しても、増幅率を切り替えることが可能であり、領域単位での増幅率設定が可能となる。
【００９５】
［第２の実施の形態］
被検体２０６の放射線画像を撮影する場合、１つの撮影部位の一回の撮影においても、被検体２０６を透過後に放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）に到達する線量は、放射線検出素子１０の領域（放射線が照射される面内の領域）により、異なることがある。例えば、被検体２０６の周縁の領域や、被検体２０６の厚み、被検体２０６の体組織（骨、臓器の有無等）等により、放射線検出素子１０に到達する放射線の線量が異なる。放射線の線量が低い部分は、放射線検出素子１０により検出する線量が低いため、電気ノイズの影響うけやすく、撮影された放射線画像にざらつきが生じる場合がある。当該ノイズの影響を抑えるため、増幅回路５０の増幅率（アンプゲイン）を大きくすることが考えられるが、放射線検出素子１０全面一様に増幅率を大きくした場合、放射線検出素子１０の検出線量が元々高い領域では、増幅率を大きくしたことにより、ダイナミックレンジをオーバーして飽和してしまうという問題が生じる。
【００９６】
本実施の形態では、上述の問題に対応するために、局所的（放射線検出素子１０の放射線が照射される面の所定の領域毎）に照射された放射線量に応じて精度良く、増幅率の設定ができる放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）について詳細に説明する。なお、第１の実施の形態と略同一の構成及び動作を含むため、略同一の構成及び動作については、ここでは詳細な説明を省略する。
【００９７】
本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の全体構成の一例を示す構成図を図１３に示す。
【００９８】
上記第１の実施の形態では、放射線検出用の画素２０Ｂは、短絡したＴＦＴスイッチ４を備えるように構成したが、図１３に示すように、本実施の形態の放射線検出用の画素２０Ｂは、短絡していないＴＦＴスイッチ４と、放射線検出用のスイッチング素子としてＴＦＴスイッチ３４を備えている。放射線検出用の画素２０Ｂに備えられたＴＦＴスイッチ４は、放射線画像撮影用の画素２０Ａと同様の構成であり、放射線画像の撮影の際に、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すのに使用される。一方、ＴＦＴスイッチ３４は、増幅率の設定や放射線の検出に用いるためにセンサ部１０３に蓄積された電荷を信号配線３に出力する機能を有している。ＴＦＴスイッチ３４の制御端子は、放射線検出用走査配線１０９に接続されており、放射線検出用走査配線１０９には、放射線検出用制御回路１０８から、各ＴＦＴスイッチ３４をスイッチングするための制御信号が流れる。このように制御信号が各放射線検出用走査配線１０９に流れることによって、各ＴＦＴスイッチ３４がスイッチングされる。各放射線検出用の画素２０ＢのＴＦＴスイッチ３４のスイッチング状態に応じて、信号配線３に電気信号が流れる。
【００９９】
放射線検出用走査配線１０９は、増幅率の設定を行う領域に応じて予め定められた本数毎に、1本の放射線検出用走査配線１０９として放射線検出用制御回路１０８に接続されている。図１３に示した具体的一例では、４行×４列＝１６個の画素２０を１領域とした、領域単位毎（図１３では、４つの領域（領域１−１、１−２、２−１、２−２））に増幅率の設定を行う場合を示している。各領域毎に、２個の放射線検出用の画素２０Ｂを備えるように構成されており、領域１−１及び領域１−２に対しては、走査配線１０１（Ｇ２）と走査配線１０１（Ｇ３）との間、及び走査配線１０１（Ｇ３）と走査配線１０１（Ｇ４）との間に放射線検出用走査配線１０９が設けられており、１本の放射線検出用走査配線１０９（Ｇ２−１）として、放射線検知用制御回路１０８に接続されている。また同様に、領域２−１及び領域２−２に対しては、走査配線１０１（Ｇ６）と走査配線１０１（Ｇ７）との間、及び走査配線１０１（Ｇ７）と走査配線１０１（Ｇ８）との間に放射線検出用走査配線１０９が設けられており、１本の放射線検出用走査配線１０９（Ｇ２−２）として、放射線検知用制御回路１０８に接続されている。
【０１００】
次に、本実施の形態における増幅回路５０への増幅率の設定（制御）について説明する。
【０１０１】
本実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、放射線検出用制御回路１０８から制御信号を放射線検出用走査配線１０９（Ｇ２−１、Ｇ２−２）に出力し、ＴＦＴスイッチ３４をオン状態にしないと、放射線検出用の画素２０Ｂから電荷が信号配線３に出力されない。そのため、第１の実施の形態で上述した放射線画像を撮影する際の動作のフローチャート（図７参照）のステップ１０２において、信号検出回路１０５から出力された電気信号を取得する方法が第１の実施の形態と異なる。
【０１０２】
本実施の形態では、電荷蓄積期間（Ｅｘｐ期間）中、走査配線１０１（Ｇ１〜Ｇ８）にＴＦＴスイッチ４をオフにするための制御信号をスキャン信号制御回路１０４から出力させる。これにより、各画素２０からは、ＴＦＴスイッチ４を介して電荷が信号配線３に出力されることがない。
【０１０３】
この状態で、まず放射線検出用制御回路１０８から放射線検知用走査配線１０９（Ｇ２−１）にＴＦＴスイッチ３４をオンするための制御信号を出力させる。また、放射線検出用制御回路１０８から放射線検知用走査配線１０９（Ｇ２−２）にＴＦＴスイッチ３４をオフするための制御信号を出力させる。当該制御信号の印加に応じて、領域１−１及び領域１−２では、放射線検出用の画素２０ＢのＴＦＴスイッチ３４がオン状態になり、信号配線３に、照射された放射線に応じた電荷が出力され、電気信号が信号配線３に流れる。領域１−１では、信号配線３（Ｄ２）及び信号配線３（Ｄ３）に電気信号が流れる。また、領域１−２では、信号配線３（Ｄ６）及び信号配線３（Ｄ７）に電気信号が流れる。各信号配線３（Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７）に接続された信号検出回路１０５の増幅回路５０及びＡＤＣ５４を介して電気信号が制御部１０６に入力される。これにより、領域１−１及び領域１−２、それぞれの照射された放射線の線量に関する情報を電気信号として取得することができる。
【０１０４】
次に、同様にして、放射線検出用制御回路１０８から放射線検知用走査配線１０９（Ｇ２−２）にＴＦＴスイッチ３４をオンするための制御信号を出力させる。また、放射線検出用制御回路１０８から放射線検知用走査配線１０９（Ｇ２−１）にＴＦＴスイッチ３４をオフするための制御信号を出力させる。当該制御信号の印加に応じて、領域２−１及び領域２−２では、放射線検出用の画素２０ＢのＴＦＴスイッチ３４がオン状態になり、信号配線３に、照射された放射線に応じた電荷が出力され、電気信号が信号配線３に流れる。領域２−１では、信号配線３（Ｄ２）及び信号配線３（Ｄ３）に電気信号が流れる。また、領域２−２では、信号配線３（Ｄ６）及び信号配線３（Ｄ７）に電気信号が流れる。各信号配線３（Ｄ２、Ｄ３、Ｄ６、Ｄ７）に接続された信号検出回路１０５の増幅回路５０及びＡＤＣ５４を介して電気信号が制御部１０６に入力される。これにより、領域２−１及び領域２−２、それぞれの照射された放射線の線量に関する情報を電気信号として取得することができる。
【０１０５】
このように、制御部１０６では、各領域毎に、照射された放射線の線量に関する情報を取得することができる。
【０１０６】
電荷蓄積期間が終了後、読出期間では、各領域毎に、照射された放射線の線量（電気信号）に応じて、増幅回路５０の増幅率を決定し（図７、ステップ１０４参照）、決定した増幅率を信号検出回路１０５の増幅回路５０に設定する（図７、ステップ１０６参照）ことにより増幅回路５０のゲインを制御する。
【０１０７】
例えば、増幅率（ゲイン）の設定が４段階に切り替え可能な増幅回路５０の場合、信号配線３（Ｄ１〜Ｄ４）に対して、走査配線１０１（Ｇ１〜Ｇ４）の読み出し（領域１−１の読み出し）の場合は、ゲイン設定を３、走査配線１０１（Ｇ５〜Ｇ８）の読み出し（領域２−１の読み出し）の場合は、ゲイン設定を４とする。一方、信号配線３（Ｄ５〜Ｄ８）に対して、走査配線１０１（Ｇ１〜Ｇ４）の読み出し（領域１−２の読み出し）の場合は、ゲイン設定を２、走査配線１０１（Ｇ５〜Ｇ８）の読み出し（領域２−２の読み出し）の場合は、ゲイン設定を３とするようにすることができる。
【０１０８】
このように本実施の形態では、任意の領域毎（放射線検出素子１０の放射線が照射される面を平面視した際の上下左右に設けられた領域毎）に増幅回路５０のゲインを制御することができる。
【０１０９】
従って、第１の実施の形態と同様に、装置が大型化するのを抑制しつつ、照射された放射線量に応じて精度良く、増幅率の設定ができる。さらに、本実施の形態では、１枚の放射線画像の中で、任意の領域毎に増幅回路５０のゲインを切り替えるよう制御するため、より効果的に診断に最適なＳ／Ｎ比とダイナミックレンジを確保することができる。このようにすることにより、被検体２０６への放射線の照射量を減らすことが可能となる。
【０１１０】
また、本実施の形態では、全画素２０（全領域）に対して共通のバイアス電圧が供給されているため、各領域毎にバイアス電圧が変動して画像ムラが発生するのを抑制することができる。
【０１１１】
なお、本実施の形態のように、任意の領域毎に増幅回路５０のゲインを切り替えた場合、領域の境界部分で、放射線画像に段差（濃度や粒状性等による）が生じる場合がある。このような場合には、補正や画像処理等を行うことにより、段差の視認性を抑えることができる。
【０１１２】
なお、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）の構成は、上述に限らず、放射線検出用の画素２０Ｂが、放射線画像の撮影の際に電荷を読み出すのに使用されるＴＦＴスイッチ４と、放射線検出用のスイッチング素子であるＴＦＴスイッチ３４とを備えており、放射線検知用ＴＦＴスイッチ３４は、ＴＦＴスイッチ４と別途に、放射線検出用走査配線１０９によりＯＮ／ＯＦＦが制御されるように構成されていればよい。
【０１１３】
例えば、図１４に示した放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）のように構成してもよい。図１４に示した放射線画像撮影装置１００では、隣接する行に設けられた放射線検出用の画素２０ＢのＴＦＴスイッチ３４の制御端子が、共通の放射線検出用走査配線１０９に接続されている。そのため、図１４に示した放射線画像撮影装置１００では、任意の走査配線１０１の間に、当該走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４の制御端子が接続された放射線検出用の画素２０ＢのＴＦＴスイッチ３４の制御端子が接続された放射線検出用走査配線１０９を設けるように構成している。すなわち、放射線検出用走査配線１０９を中心として、画素２０が線対称となるように、いわゆるミラー反転した画素パターンとしている。
【０１１４】
このように構成することにより、放射線検出用の画素２０Ｂが設けられた各行毎に放射線検出用走査配線１０９を設ける場合に比べて、放射線検出用走査配線１０９の本数を少なく（約１／２）することができる。これにより、放射線検出用走査配線１０９によるノイズの増加を抑制して、放射線画像の品質を維持することができると共に、歩留まりの低下を抑制することができる。
【０１１５】
また例えば、図１５に示した放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）のように構成してもよい。図１５に示した放射線画像撮影装置１００では、図１４に示した放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）において、放射線画像撮影用の画素２０Ａにも、信号配線３に非接続のＴＦＴスイッチ３４を備えるように構成している。放射線画像撮影用の画素２０Ａでは、放射線検出用制御回路１０８から放射線検出用走査配線１０９に出力される信号にかかわらず、ＴＦＴスイッチ３４はオフ状態を維持し、ＴＦＴスイッチ３４を介して、センサ部１０３に蓄積された電荷が信号配線３に出力されることがない。従って、図１３に示した放射線画像撮影装置１００及び図１４に示した放射線画像撮影装置１００と略同様に動作する。
【０１１６】
このように構成することにより、放射線画像撮影用の画素２０Ａと放射線検出用の画素２０Ｂとを略同一の構成とすることができる。一般に、検査装置により放射線検出素子１０の検査を行う場合、放射線画像撮影用の画素２０Ａとの形状（パタン）と放射線検出用の画素２０Ｂの形状との相違から放射線検出用画素２０Ｂを不良（エラー）と検出してしまうのを防止することができる。従って、検査装置（例えば、光学的検査装置）の制約を回避することができる。また例えば、放射線画像撮影用の画素２０Ａの形状（パタン）と放射線検出用の画素２０Ｂの形状（パタン）とが大きく異なると、放射線検出素子１０の製造に用いるマスクの繰り返しパタンが使用できなくなるため、製造しづらくなる場合があるが、マスクの繰り返しパタンを使用して製造を行うことができるため、製造し易くすることができる。
【０１１７】
なお、本実施の形態において、領域毎に放射線検出用の画素２０Ｂを設ける数は、図１３に示したように、全領域において同一となるようにしてもよいし、図１４及び図１５に示したように、領域により異なるようにしてもよい。
【０１１８】
その他、上記各実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００、放射線検出素子１０等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【０１１９】
また、本発明の放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
３  信号配線
４  ＴＦＴスイッチ
１０  放射線検出素子
２０  画素、２０Ａ  放射線画像撮影用の画素、２０Ｂ  放射線検出用の画素
３４  ＴＦＴスイッチ（放射線検出用のＴＦＴスイッチ）
５０  増幅回路
５２  アンプ
１００  放射線画像撮影装置
１０３  センサ部
１０５  信号検出回路
１０６  制御部
２００  放射線画像撮影システム
【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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