(57)【要約】【課題】ソースフォロア回路を用いた信号転送を行うも、その転送速度を向上させ、高速駆動にも十分対応することを可能とする信頼性の高い撮像装置を実現する。【解決手段】隣接する画素領域１０ａ，１０ｂ間において、画素領域１０ａのソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートと、画素領域１０ｂのソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートとがソースフォロア接続線１５により接続されており、信号の読み出しを行う際に、画素領域１０ａの転送用薄膜トランジスタ１２をオンし、且つ画素領域１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をオフして、画素領域１０ａの信号を出力する。【選択図】図２
2013131900.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々、変換素子と、ソース及びドレインの一方が前記変換素子に接続された第１のトランジスタと、ゲートが前記第１のトランジスタのソース及びドレインの他方に接続された第２のトランジスタとを有する第１の画素及び第２の画素を備え、
前記第１の画素の前記第２のトランジスタのゲートと、前記第２の画素の前記第２のトランジスタのゲートとが接続されており、
前記第１の画素の前記第１のトランジスタをオンし、且つ前記第２の画素の前記第１のトランジスタをオフして、前記第１の画素の信号を出力することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の画素及び前記第２の画素に各々設けられた、ソース及びドレインの一方が前記第２のトランジスタのソース及びドレインの一方に接続されており、前記第２のトランジスタにより増幅された信号を信号線に出力する第３のトランジスタを更に備え、
前記第１の画素の前記第１のトランジスタをオンして且つ前記第２の画素の前記第１のトランジスタをオフした後に、前記第１の画素の前記第３のトランジスタ及び前記第２の画素の前記第３のトランジスタをオンし、前記第１の画素の信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の画素の前記第２のトランジスタのゲートと、前記第２の画素の前記第２のトランジスタのゲートとの間に、第４のトランジスタを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の画素の前記第２のトランジスタのゲートと、前記第２の画素の前記第２のトランジスタのゲートとの間に、ダイナミックレンジを調節するための容量を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
第５のトランジスタを更に備え、
前記第１の画素の前記第２のトランジスタのゲートと、前記第２の画素の前記第２のトランジスタのゲートとの間に、前記第５のトランジスタを介して前記容量が接続されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
電磁波を発生させるための放射線源と、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力された信号を処理する信号処理手段と
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項７】
前記信号処理手段から出力された信号を記録するための記録手段を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像システム。
【請求項８】
前記信号処理手段から出力された信号を表示するための表示手段を更に備えることを特徴とする請求項６又は７に記載の放射線撮像システム。
【請求項９】
前記信号処理手段から出力された信号を伝送するための伝送処理手段を更に備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像システム。
【請求項１０】
各々、変換素子と、前記変換素子の信号を転送するための転送用トランジスタと、前記転送用トランジスタから出力された信号を増幅するための増幅用トランジスタとを有する第１の画素及び第２の画素を備え、
前記第１の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと、前記第２の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとが接続されており、
前記第１の画素の前記転送用トランジスタをオンして且つ前記第２の画素の前記転送用トランジスタをオフし、前記第１の画素の信号を出力することを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
各々、変換素子と、前記変換素子の信号を転送するための転送用トランジスタと、前記転送用トランジスタから出力された信号を増幅するための増幅用トランジスタとを有する第１の画素及び第２の画素を備えた撮像装置の駆動方法であって、
前記第１の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと、前記第２の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとが接続されており、
前記第１の画素の前記転送用トランジスタをオンして且つ前記第２の画素の前記転送用トランジスタをオフし、前記第１の画素の信号を出力することを特徴とする撮像装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び放射線撮像システム、並びに撮像装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いた液晶パネルの製造技術は、ＴＦＴと半導体変換素子とを組み合わせることで放射線撮像装置等の撮像装置として利用されている。撮像装置では、半導体変換素子に蓄積された信号を読み出す際に、ソースフォロア回路（ＳＦＴＦＴ）を用いる手法が提案されている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４５３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、撮像装置にＳＦＴＦＴを適用する場合では、その信号転送において、ＳＦＴＦＴの抵抗と信号性の配線容量との積で定義される時定数分の遅延が生じる。放射線撮像装置の場合、そのサイズが約４０ｃｍ×４０ｃｍ程度であり、時定数が非常に大きく、電荷転送の速度が十分に満たされないことになる。このように、例えば特許文献１における信号の読み出し方法では、ＳＦＴＦＴの持つ抵抗が原因となって転送速度に遅延が生じ、特に高速駆動する際に大きな問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、ソースフォロア回路により信号転送を行うも、その転送速度を向上させ、高速駆動にも十分対応することを可能とする信頼性の高い撮像装置及び放射線撮像システム、並びに撮像装置の駆動方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、各々、変換素子と、ソース及びドレインの一方が前記変換素子に接続された第１のトランジスタと、ゲートが前記第１のトランジスタのソース及びドレインの他方に接続された第２のトランジスタとを有する第１の画素及び第２の画素を備え、前記第１の画素の前記第２のトランジスタのゲートと、前記第２の画素の前記第２のトランジスタのゲートとが接続されており、前記第１の画素の前記第１のトランジスタをオンし、且つ前記第２の画素の前記第１のトランジスタをオフして、前記第１の画素の信号を出力する。
【０００７】
本発明の放射線撮像システムは、電磁波を発生させるための放射線源と、上記の撮像装置と、前記撮像装置から出力された信号を処理する信号処理手段とを備える。
【０００８】
本発明の撮像装置の駆動方法は、各々、変換素子と、前記変換素子の信号を転送するための転送用トランジスタと、前記転送用トランジスタから出力された信号を増幅するための増幅用トランジスタとを有する第１の画素及び第２の画素を備えた撮像装置の駆動方法であって、前記第１の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと、前記第２の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとが接続されており、前記第１の画素の前記転送用トランジスタをオンして且つ前記第２の画素の前記転送用トランジスタをオフし、前記第１の画素の信号を出力する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ソースフォロア回路を用いた信号転送を行うも、その転送速度を向上させ、高速駆動にも十分対応することを可能とする信頼性の高い撮像装置及び放射線撮像システム、並びに撮像装置の駆動方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態による放射線撮像装置の全体的な等価回路を簡易に示す回路図である。
【図２】第１の実施形態による放射線撮像装置において、隣接する２つの画素領域を拡大して示す回路図である。
【図３】図２のレイアウトを示す概略平面図である。
【図４】図３の破線Ｉ−Ｉ'に沿った概略断面図である。
【図５】第１の実施形態による放射線撮像装置における実際の駆動時のタイミングチャートを示す図である。
【図６】第２の実施形態による放射線撮像装置の全体的な等価回路を簡易に示す回路図である。
【図７】第２の実施形態による放射線撮像装置において、隣接する２つの画素領域を拡大して示す回路図である。
【図８】第２の実施形態による放射線撮像装置における実際の駆動時のタイミングチャートを示す図である。
【図９】第３の実施形態による放射線撮像装置の全体的な等価回路を簡易に示す回路図である。
【図１０】第３の実施形態による放射線撮像装置において、隣接する２つの画素領域を拡大して示す回路図である。
【図１１】第３の実施形態による放射線撮像装置における実際の駆動時のタイミングチャートを示す図である。
【図１２】第４の実施形態による放射線撮像装置において、隣接する２つの画素領域を拡大して示す回路図である。
【図１３】第５の実施形態によるＸ線診断システムの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の諸実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。なお、本願において、電磁波とは、可視光、赤外光等の光から、Ｘ線，α線，β線，γ線等の放射線までの波長領域のものを言う。
【００１２】
（第１の実施形態）
本実施形態では、撮像装置として放射線撮像装置を開示する。
図１は、本実施形態による放射線撮像装置の全体的な等価回路を簡易に示す回路図である。
【００１３】
この放射線撮像装置は、電磁波を直接的に電気信号に変換する直接型でも良いし、電磁波を別の波長の電磁波に変換してから間接的に電気信号に変換する間接型でも良い。直接型の放射線撮像装置では、間接型の放射線撮像装置と異なり、いわゆる波長変換素子（ＧＯＳ又はＣｓＩ等）が不要となる。
放射線撮像装置は、ガラス基板１上に複数の画素領域１０がマトリクス状に配置され、転送駆動回路部２、信号処理回路部３、電源電圧４、共通電極駆動回路部５、リセット電位供給回路部６、リセット駆動回路部７、及び統括制御部８を備えて構成されている。
【００１４】
画素領域１０は、光電変換素子１１、転送用薄膜トランジスタ（転送用トランジスタ：第１のトランジスタ）１２、リセット用薄膜トランジスタ１３、及びソースフォロア用薄膜トランジスタ１４（増幅用トランジスタ：第２のトランジスタ）を含み構成されている。
転送駆動回路部２は、各転送駆動線２Ａごとに、行方向に並ぶ各画素領域１０の転送用薄膜トランジスタ１２のゲートと接続されており、これらを駆動する。信号処理回路部３は、各信号線３Ａごとに、列方向に並ぶ各ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のソースと接続されており、この信号処理を行う。電源電圧４は、各電源電圧供給線４Ａごとに、行方向に並ぶ各ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のドレインと接続されており、ドレイン電圧を供給する。共通電極駆動回路部５は、各共通電極線５Ａごとに、列方向に並ぶ各光電変換素子１１と接続されており、これらを駆動する。リセット電位供給回路部６は、各リセット供給線６Ａごとに、列方向に並ぶ各リセット用薄膜トランジスタ１３と接続されており、これらを駆動する。リセット駆動回路部７は、各リセット駆動線７Ａごとに、行方向に並ぶ各リセット用薄膜トランジスタ１３のゲートと接続されており、これらを駆動する。
【００１５】
統括制御部８は、中央処理回路（ＣＰＵ）及びＲＯＭ、ＲＡＭ等を有して構成されている。統括制御部８は、転送駆動回路部２、信号処理回路部３、電源電圧４、共通電極駆動回路部５、リセット電位供給回路部６、リセット駆動回路部７とそれぞれ接続され、これらの駆動を制御する。なお図１において、図示の便宜上、統括制御部８の転送駆動回路部２〜リセット駆動回路部７との結線の図示を省略する。
【００１６】
光電変換素子１１は、金属／絶縁膜／半導体で構成される、いわゆるＭＩＳ型のものでも良いし、ｐ型半導体／半導体／ｎ型半導体で構成される、いわゆるＰＩＮ型でも良い。
転送用薄膜トランジスタ１２、リセット用薄膜トランジスタ１３、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４は、夫々、ポリシリコンを用いても良いし、アモルファスシリコンを用いて構成しても良い。また、各薄膜トランジスタの形態はボトムゲート型でも良いし、トップゲート型でも良い。
【００１７】
図１では、画素領域１０は４画素×４画素のマトリクスのみ表示するが、画素領域１０の数は任意である。本実施形態では、信号線３Ａと平行に隣接する２つの画素領域１０のソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートがソースフォロア接続線１５により接続されている。図中では、隣接する２つの画素領域１０のみで、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲート同士が接続（短絡）されているが、３つ以上の画素領域１０でソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲート同士が接続された構成としても良い。
【００１８】
図２は、本実施形態による放射線撮像装置において、隣接する２つの画素領域を拡大して示す回路図である。ここでは、各画素領域を画素領域１０ａ，１０ｂ（第１の画素、第２の画素）とする。
画素領域１０ａ，１０ｂでは、各々、転送用薄膜トランジスタ１２のソース及びドレインの一方が光電変換素子１１ａと接続され、他方がソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートと接続されている。更に、リセット用薄膜トランジスタ１３のソース及びドレインの一方が当該他方及びソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートと接続されている。隣接する画素領域１０ａ，１０ｂ間において、画素領域１０ａのソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートと、画素領域１０ｂのソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートとがソースフォロア接続線１５により接続されている。
【００１９】
本実施形態による放射線撮像装置では、信号の読み出しを行う際に、画素領域１０ａの転送用薄膜トランジスタ１２をオンし、且つ画素領域１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をオフして、画素領域１０ａの信号を出力する。
具体的には、信号の読み出し時において、統括制御部８は、転送駆動回路部２を制御して、画素領域１０ａの転送用薄膜トランジスタ１２をオンし、且つ画素領域１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をオフする。これにより、画素領域１０ａの光電変換素子１１に蓄積された電荷が画素領域１０ａ，１０ｂの各ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートに転送される。そして、２つのソースフォロア用薄膜トランジスタ１４で増幅された電荷が、電源電圧供給線４Ａ及び信号線３Ａを介して信号処理回路部３へ転送され、信号が読み出される。
【００２０】
通常、放射線撮像装置は、一辺が２０ｃｍ〜４５ｃｍ程度の矩形状（例えば４０ｃｍ×４０ｃｍ程度）であるため、信号線３Ａの長さも２０ｃｍ〜４５ｃｍ程度である。この場合、信号処理回路部の信号線の寄生容量が５０ｐＦ〜３００ｐＦ程度となる。また、通常、ソースフォロア用薄膜トランジスタとして使用される薄膜トランジスタの電気抵抗は、当該トランジスタをポリシリコンで作製した場合、１０ｋΩ〜１００ｋΩ、アモルファスシリコンで作製した場合、１ＭΩ〜１０ＭΩ程度となる。転送時定数は、ソースフォロア用薄膜トランジスタの抵抗値と信号線の抵抗値との積で表され、上記の場合には１μ秒〜５００μ秒程度の非常に大きな値となる。この転送時定数に対応した転送速度では動画駆動は実現し難い。転送速度の高速化を実現するには、ソースフォロア用薄膜トランジスタの抵抗を低下させるか、信号線の寄生容量を低下させるしかない。信号線の寄生容量を大幅に低減することは、放射線撮像装置の大きさを小さくすることと等価であって不可能である。従って、ソースフォロア用薄膜トランジスタの抵抗を低減しなければならない。
【００２１】
そのためには、複数のソースフォロアを用いて電荷転送を行うようにすれば良い。本実施形態では、図２のように、隣接する画素領域１０ａ，１０ｂにおいて、２つのソースフォロア用薄膜トランジスタ１４を用いて電荷を転送する。この場合、実質的にはソースフォロアのトランジスタとしてのチャネル幅（ゲート幅）が２倍となることに等しく、抵抗値は半減する。すなわち、時定数は半分の値となる。３つのソースフォロアを用いれば時定数は１／３倍、Ｎ個のソースフォロアを用いた場合は１／Ｎ倍になる。
【００２２】
ソースフォロア用薄膜トランジスタの抵抗値を低減するだけであれば、レイアウトを工夫し、チャネル幅が非常に大きいソースフォロアのトランジスタを作製すれば良い。しかしながら、ソースフォロアのトランジスタが、大きなチャネル幅を持つポリシリコンで作製されている場合、発熱による特性劣化が生じることが知られている。チャネル幅の大きいトランジスタでは、熱の逃げ場がなくなり、熱がこもり易い。本実施形態のように、ソースフォロア用薄膜トランジスタを複数個使用し、熱の拡散を考慮することにより、特性劣化を抑止し、且つ転送時定数の大幅な改善が実現する。
【００２３】
図３は、図２のレイアウトを示す概略平面図である。
図３において、転送用薄膜トランジスタ１２、リセット用薄膜トランジスタ１３、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４の各半導体部分は、例えばアモルファスシリコンで形成されている。アモルファスシリコンの代わりにポリシリコンを用いても良い。これらの薄膜トランジスタとしては、上述のようにボトムゲート型構造のものを例示するが、トップゲート型構造を採用しても良い。
【００２４】
転送用薄膜トランジスタ１２、リセット用薄膜トランジスタ１３、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４が、１つの画素領域１０内に配置されている。また、ソースフォロア接続線１５が、隣接する２つの画素領域１０のソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲート同士を接続している。これにより、画素領域１０に蓄えられた電荷を読み出す際に、２つのソースフォロア用薄膜トランジスタ１４を利用することができる。
【００２５】
図４は、図３の破線Ｉ−Ｉ'に沿った概略断面図である。
下から、ガラス基板１等の絶縁基板、各薄膜トランジスタ１２，１３，１４、光電変換素子１１の積層構造になっている。特に、転送用薄膜トランジスタ１２のゲートとソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートとは、画素領域を跨がせるという特性上、同一層で形成することができない。そのため、上記の各ゲートの成膜プロセスを、ＳｉＮ等の絶縁層１６を介して、２回に分けて行うことを要する。
【００２６】
図５は、本実施形態による放射線撮像装置における実際の駆動時のタイミングチャートを示す図である。
図２における２つの画素領域１０ａ，１０ｂについて、画素領域１０ａの光電変換素子１１に蓄積された電荷を読み取るため、以下のようにする。画素領域１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をオフにして、画素領域１０ａの転送用薄膜トランジスタ１２をオンし、信号処理回路部３でサンプリングする。次に、画素領域１０ａ，１０ｂのリセット用薄膜トランジスタ１３をそれぞれオンし、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートをリセット電位にリセットする。
【００２７】
続いて、画素領域１０ｂの信号を読み取るために、画素領域１０ａの転送用薄膜トランジスタ１２をオフにして、画素領域１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をオンし、信号処理回路部３でサンプリングする。次に、画素領域１０ａ，１０ｂのリセット用薄膜トランジスタ１３をそれぞれオンし、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートをリセット電位にリセットする。このとき、画素領域１０ａ，１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をそれぞれオンし、各光電変換素子１１をリセット電位にリセットする。このタイミングチャートを、ソースフォロア接続線によりブロックとされている画素領域１０毎に適用し、信号の読み出しを行う。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態によれば、ソースフォロア回路を用いた信号転送を行うも、その転送速度を向上させ、高速駆動にも十分対応することを可能とする信頼性の高い放射線撮像装置及びその駆動方法が実現する。
【００２９】
（第２の実施形態）
本実施形態では、撮像装置として放射線撮像装置を開示する。第１の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付し、詳しい説明を省略する。
図６は、本実施形態による放射線撮像装置の全体的な等価回路を簡易に示す回路図である。図７は、本実施形態による放射線撮像装置において、隣接する２つの画素領域を拡大して示す回路図である。
【００３０】
この放射線撮像装置では、図１に示した第１の実施形態による放射線撮像装置に等価回路において、選択用薄膜トランジスタ（第３のトランジスタ）２１と、選択駆動回路部２２とが付加されている。
選択用薄膜トランジスタ２１は、各画素領域１０において、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のソース又はドレインと信号線３Ａとの間に接続されている。選択駆動回路部２２は、選択用薄膜トランジスタ２１を駆動するものであり、選択駆動線２２Ａにより選択用薄膜トランジスタ２１と接続されている。選択駆動回路部２２は統括制御部８と接続され、統括制御部８により駆動が制御される。
【００３１】
選択用薄膜トランジスタ２１は、駆動タイミングをより任意にすることが可能であり、更に、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４から流れ込むリーク電流を信号線３Ａから遮断する機能を有する。これにより、画素領域１０で得られた情報を、より正確に信号処理回路部３に転送することができる。
【００３２】
図８は、本実施形態による放射線撮像装置における実際の駆動時のタイミングチャートを示す図である。
図７における２つの画素領域１０ａ，１０ｂについて、画素領域１０ａの光電変換素子１１に蓄積された電荷を読み取るため、以下のようにする。画素領域１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をオフにして、画素領域１０ａの転送用薄膜トランジスタ１２をオンし、信号処理回路部３でサンプリングする。このとき、画素領域１０ａの光電変換素子１１から、画素領域１０ａ，１０ｂの各ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートに電荷を転送する。当該転送には、光電変換素子１１の容量と転送用薄膜トランジスタ１２の抵抗値との積で求まる時定数の分だけ時間が必要である。時定数の数倍の時間の経過後、画素領域１０ａ，１０ｂの選択用薄膜トランジスタ２１をそれぞれオンし、画素領域１０ａ，１０ｂの各ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４を用いて電荷の転送を行う。その後、画素領域１０ａ，１０ｂのリセット用薄膜トランジスタ１３をそれぞれオンし、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートをリセット電位にリセットする。
【００３３】
続いて、画素領域１０ｂの信号を読み取るために、画素領域１０ａの転送用薄膜トランジスタ１２をオフにして、画素領域１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をオンし、信号処理回路部３でサンプリングする。光電変換素子１１の容量と転送用薄膜トランジスタ１２の抵抗値との積で求まる時定数の数倍の時間の経過後、画素領域１０ａ，１０ｂの選択用薄膜トランジスタ２１をそれぞれオンし、電源電圧４から供給される電荷の転送を行う。そして、画素領域１０ａ，１０ｂのリセット用薄膜トランジスタ１３をそれぞれオンし、画素領域１０ａ，１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をそれぞれオンし、各光電変換素子１１及び各ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートをそれぞれリセット電位にリセットする。このタイミングチャートを、ソースフォロア接続線によりブロックとされている画素領域１０毎に適用し、信号の読み出しを行う。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、ソースフォロア回路を用いた信号転送を行うも、その転送速度を向上させ、高速駆動にも十分対応することを可能とし、より正確な信号転送を実現する信頼性の高い放射線撮像装置及びその駆動方法が実現する。
【００３５】
（第３の実施形態）
本実施形態では、撮像装置として放射線撮像装置を開示する。第１及び第２の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付し、詳しい説明を省略する。
図９は、本実施形態による放射線撮像装置の全体的な等価回路を簡易に示す回路図である。図１０は、本実施形態による放射線撮像装置において、隣接する２つの画素領域を拡大して示す回路図である。
【００３６】
この放射線撮像装置では、図６に示した第２の実施形態による放射線撮像装置に等価回路において、ソースフォロア接続用薄膜トランジスタ（第４のトランジスタ）３１と、ソースフォロア接続駆動回路部３２とが付加されている。
ソースフォロア接続用薄膜トランジスタ３１は、各画素領域１０において、ソースフォロア接続線１５に接続されている。ソースフォロア接続駆動回路部３２は、接続駆動線３２Ａによりソースフォロア接続用薄膜トランジスタ３１と接続されている。ソースフォロア接続駆動回路部３２は統括制御部８と接続され、統括制御部８により駆動が制御される。
【００３７】
ソースフォロア接続用薄膜トランジスタ３１は、信号転送に使用するソースフォロア用薄膜トランジスタの数を変更し、転送時定数を任意に変更することが可能である。また、複数のラインの画素を同時に読み出す場合（画素加算）にも、その数を任意に決定することができる。
【００３８】
図１１は、本実施形態による放射線撮像装置における実際の駆動時のタイミングチャートを示す図である。
ここでは、電荷の転送時に使用するソースフォロア用薄膜トランジスタ１４の個数が２つの場合を例示する。図１０における２つの画素領域１０ａ，１０ｂについて、画素領域１０ａのソースフォロア接続用薄膜トランジスタ３１をオンする。画素領域１０ａの光電変換素子１１に蓄積された電荷を読み取るために、画素領域１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をオフにして、画素領域１０ａの転送用薄膜トランジスタ１２をオンし、信号処理回路部３でサンプリングする。画素領域１０ａ，１０ｂのリセット用薄膜トランジスタ１３をそれぞれオンし、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートをリセット電位に固定する。
【００３９】
続いて、画素領域１０ｂの信号を読み取るため、以下のようにする。画素領域１０ａのソースフォロア接続用薄膜トランジスタ３１をオンした状態で、画素領域１０ａの転送用薄膜トランジスタ１２をオフにして、画素領域１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をオンし、信号処理回路部３でサンプリングする。画素領域１０ａ，１０ｂのリセット用薄膜トランジスタ１３をそれぞれオンし、画素領域１０ａ，１０ｂの転送用薄膜トランジスタ１２をそれぞれオンする。各光電変換素子１１及び各ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４のゲートをそれぞれリセット電位にリセットする。画素領域１０ａのソースフォロア接続用薄膜トランジスタ３１をオフする。
【００４０】
なお、図１１のタイミングチャートは、電荷転送に用いるソースフォロア用薄膜トランジスタ１４が２つのときに対応した場合を例示している。ここで、電荷転送に用いるソースフォロア用薄膜トランジスタ１４の個数を３つ以上の所定数とした場合でも、本実施形態の範囲内である。
【００４１】
本実施形態では、オンするソースフォロア接続用薄膜トランジスタ３１の個数を調節することにより、任意の画素加算も可能である。この場合、タイミングチャートとしては、図１１において、画素加算したい画素の転送用薄膜トランジスタ１２を同時にオンするように制御すれば良い。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態によれば、ソースフォロア回路を用いた信号転送を行うも、その転送速度を向上させ、高速駆動にも十分対応することを可能とする。これにより、転送時定数の任意の変更や、任意の画素加算もでき、信頼性の高い放射線撮像装置及びその駆動方法が実現する。
【００４３】
（第４の実施形態）
本実施形態では、撮像装置として放射線撮像装置を開示する。第１、第２及び第３の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付し、詳しい説明を省略する。
図１２は、本実施形態による放射線撮像装置において、隣接する２つの画素領域を拡大して示す回路図である。
【００４４】
この放射線撮像装置では、図９に示した第３の実施形態による放射線撮像装置に等価回路において、キャパシタ４１と、切替トランジスタ（第５のトランジスタ）４２とが付加されている。キャパシタ４１は、ダイナミックレンジを調整するためのものである。切替トランジスタ４２は、キャパシタ４１を使用するか否か（オン／オフ）を切り替えるためのものである。
【００４５】
切替トランジスタ４２は、そのゲートが接続駆動線に、ソース及びドレインの一方がソースフォロア接続線１５に接続されている。キャパシタ４１は、切替トランジスタ４２のソース及びドレインの他方に接続されている。
【００４６】
放射線撮像装置を用いる際に、動画の撮影時と静止画の撮影時とでは、使用する放射線の線量が異なる。一般には、放射線量は、静止画撮影時で多く、動画撮影時では少ない。ソースフォロア用薄膜トランジスタを用いない放射線撮像装置の場合、動画モードと静止画モードの放射線量の相違のみを考慮に入れて信号処理回路部に存するアンプＩＣのダイナミックレンジの設計を行えば良い。しかしながら、本実施形態のように信号読み出し時にソースフォロア用薄膜トランジスタを用いる使用した場合、信号が増幅されるため、動画の撮影時の読み出し信号量と静止画の撮影時の読み出し信号との差分も増幅されてしまう。従って、ソースフォロア用薄膜トランジスタを用いる場合、アンプＩＣのダイナミックレンジを大きくとる必要がある。ところが、これではアンプＩＣの性能のみに依存することになり、アンプＩＣの設計に大きな負荷を生じる。そこで本実施形態では、第３の実施形態におけるソースフォロア接続線１５にダイナミックレンジ切り替え用のキャパシタ４１を配し、更にキャパシタ４１を使用するか否か選択可能な切替トランジスタ４２を配置する。キャパシタ４１は、切替トランジスタ４２のゲートにオーバーラップするように形成してもよい。
【００４７】
例えば、静止画撮影時には放射線量が多いので、キャパシタ４１を用いることにより、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４に印加される電圧を低くすることが可能であり、信号線３Ａに転送される電荷量を低減することができる。また、動画撮影時には、放射線量は少なく設定されているので、キャパシタ４１を用いない、或いは複数のキャパシタ４１のうち所定数のみを用いることにより、信号線３Ａに転送される電荷量の損失が抑止される。これらの効果により、画素領域１０内でダイナミックレンジの切り替えが可能となり、アンプＩＣに負荷をかけることなく、ソースフォロア用薄膜トランジスタ１４を用いても、動画モード及び静止画モードの撮影を確実に行うことが可能となる。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態によれば、ソースフォロア回路を用いた信号転送を行うも、その転送速度を向上させ、高速駆動にも十分対応することを可能となる。これにより、所期の動画モード及び静止画モードの撮影ができる信頼性の高い放射線撮像装置及びその駆動方法が実現する。
【００４９】
なお、上述した諸実施形態による放射線撮像装置を構成する各構成要素（統括制御部８等）の機能は、当該放射線撮像装置に内蔵されているコンピュータのＲＡＭやＲＯＭ等に記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は本発明に含まれる。
【００５０】
具体的に、上記のプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭのような記録媒体に記録し、或いは各種伝送媒体を介し、コンピュータに提供される。プログラムを記録する記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭ以外に、ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、不揮発性メモリカード、メモリスティック等を用いることができる。他方、プログラムの伝送媒体としては、プログラム情報を搬送波として伝搬させて供給するためのコンピュータネットワークシステムにおける通信媒体を用いることができる。ここで、コンピュータネットワークとは、ＬＡＮ、インターネットの等のＷＡＮ、無線通信ネットワーク等であり、通信媒体とは、光ファイバ等の有線回線や無線回線等である。
【００５１】
また、本発明に含まれるプログラムとしては、供給されたプログラムをコンピュータが実行することにより上述の諸実施形態の機能が実現されるようなもののみではない。例えば、そのプログラム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）或いは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の諸実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。また、供給されたプログラムの処理の全て或いは一部がコンピュータの機能拡張ボードや機能拡張ユニットにより行われて上述の実施形態の機能が実現される場合にも、かかるプログラムは本発明に含まれる。
【００５２】
（第５の実施形態）
本実施形態では、第１〜第４の実施形態から選ばれた１種の放射線撮像装置を備えた放射線撮像システムとして、Ｘ線診断システムを開示する。
図１３は、本実施形態によるＸ線診断システムの概略構成を示す模式図である。
【００５３】
このＸ線診断システムは、Ｘ線チューブ５１、光電変換装置５２、イメージプロセッサ５３、ディスプレイ５４ａ，５４ｂ、電話回線５５、及びフィルムプロセッサ５６を有して構成される。
Ｘ線チューブ５１は、電磁波、ここではＸ線を発生させるための放射線源である。光電変換装置５２は、シンチレータが上部に実装されており、第１〜第４の実施形態から選ばれた１種の放射線撮像装置である。イメージプロセッサ５３は、光電変換装置５２から出力された信号をディジタル処理する信号処理手段である。ディスプレイ５４ａ，５４ｂは、イメージプロセッサ５３から出力された信号を表示するための表示手段である。電話回線５５は、イメージプロセッサ５３から出力された信号を別の場所のドクタールーム等の遠隔地へ転送するための伝送処理手段である。フィルムプロセッサ５６は、イメージプロセッサ５３から出力された信号を記録するための記録手段である。
【００５４】
このＸ線診断システムを使用する際には、Ｘ線チューブ５１で発生したＸ線は患者（被験者）の胸部を透過し、シンチレータを上部に実装した光電変換装置５２に入射する。ここで、シンチレータを上部に実装した光電変換装置５２は、第１〜第４の実施形態から選ばれた１種の放射線撮像装置を構成する。この入射したＸ線には患者の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ５３により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ５４ａで観察できる。
【００５５】
また、この情報は電話回線５５等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールーム等における表示手段となるディスプレイ５４ｂに表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、記録手段となるフィルムプロセッサ５６により記録媒体となるフィルム５７に記録することもできる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、ソースフォロア回路を用いた信号転送を行うも、その転送速度を向上させ、高速駆動にも十分対応することを可能とし、所期の動画モード及び静止画モードの撮影ができる信頼性の高いＸ線診断システムが実現する。
【符号の説明】
【００５７】
１：ガラス基板  ２：転送駆動回路部  ２Ａ：転送駆動線  ３：信号処理回路部  ３Ａ：信号線  ４：電源電圧  ４Ａ：電源電圧供給線  ５：共通電極駆動回路部  ５Ａ：共通電極線  ６：リセット電位供給回路部  ６Ａ：リセット供給線  ７：リセット駆動回路部  ７Ａ：リセット駆動線  ８：統括制御部  １０，１０ａ，１０ｂ：画素領域  １１：光電変換素子  １２：転送用薄膜トランジスタ  １３：リセット用薄膜トランジスタ  １４：ソースフォロア用薄膜トランジスタ  １５：ソースフォロア接続線  １６：絶縁層  ２１：選択用薄膜トランジスタ  ２２：選択駆動回路部  ２２Ａ：選択駆動線  ３１：ソースフォロア接続用薄膜トランジスタ  ３２：ソースフォロア接続駆動回路部  ３２Ａ：接続駆動線  ４１：キャパシタ  ４２：切替トランジスタ  ５１：Ｘ線チューブ  ５２：光電変換装置  ５３：イメージプロセッサ  ５４ａ，５４ｂ：ディスプレイ  ５５：電話回線  ５６：フィルムプロセッサ  ５７：フィルム
【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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