(57)【要約】【課題】放射線の吸収層のような部材を特に付加することなく、簡素な構成でブリンカーノイズを確実に低減化することを可能とする放射線撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１００は、入射した放射線を光に変換する蛍光体層と、蛍光体からの光に応じた電気信号を出力する複数の画素２０とを備え、画素２０は、それぞれ個別にウェル２１３を持つ複数の光電変換素子２１１を有しており、隣り合う光電変換素子２１１間の領域が放射線に対する不感領域とされている。【選択図】図５
2016090445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した放射線を光に変換する蛍光体層と、
前記蛍光体からの光に応じた電気信号を出力する複数の画素と
を備え、
前記画素は、それぞれ個別にウェルを持つ複数の光電変換素子を有しており、隣り合う前記光電変換素子間の領域が放射線に対する不感領域とされていることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記光電変換素子は、それぞれ個別にマイクロレンズが配置されている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】
隣り合う前記光電変換素子間の領域に、絶縁物を有する画素分離構造が形成されてい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】
前記光電変換素子は、前記ウェルである第１導電型領域と、前記第１導電型領域に周囲を囲まれた第２導電型領域とを有す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導電型領域の前記第２導電型領域の周囲を囲む部分にウェルコンタクトが形成されていることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記画素は、前記光電変換素子の出力の差動回路を有しており、出力差が一定以上の場合に最も高い前記光電変換素子の出力を除外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】
前記複数の光電変換素子のうち、前記光電変換素子ごとに、又は一部の前記光電変換素子ごとに、出力のオン又はオフを切り替えるスイッチが設けら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】
前記マイクロレンズと前記蛍光体層との間に、両者を張り合わせる接着層が設けられており、前記マイクロレンズの厚みが前記接着層の厚み以下とされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
放射線を発生する放射線源と、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる撮像装置として、半導体材料によって形成された平面検出器（Flat Panel Detector：以下、単に検出器と言う。）を用いた放射線撮像装置が実用化され始めている。このような放射線撮像装置は、例えば医療画像診断においては、一般撮像のような静止画撮像や、透視撮像のような動画撮像のデジタル撮像装置として用いられている。検出器としては、放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する蛍光体と、変換された可視光を検出するセンサとしての固体撮像素子を組み合わせた間接変換型の検出器が知られている。撮像装置としては、例えば、乳房撮影用、胸部撮影用には最大４３ｃｍ角のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた大面積の静止画撮像装置が実用化されている。
【０００３】
放射線撮像装置に求められる技術的課題としては、高感度、高速読取り技術、大型化、低コスト化等が挙げられる。しかしながら、アモルファスシリコンは、半導体の特性が十分でなく、特に高感度、高速読み取りの部分で求められている要求の実現が困難になっている。そこで、アモルファスシリコンを用いた撮像素子の欠点を補うために大面積のＣＭＯＳ型撮像素子をタイル貼りした構成が近年実用化されている。
【０００４】
従来のＣＭＯＳ型撮像素子等の増幅型撮像素子には、固体撮像素子に蛍光体を透過して放射線が直接照射されてしまうことがある。この場合、可視光による画像信号に、直接入射した放射線によるノイズ信号が重畳するという不都合がある。この固体撮像素子に直接入射した放射線によるノイズ信号をブリンカーノイズと呼ぶ。例えば特許文献１には、蛍光体を透過したＸ線を吸収し、可視光を透過するような部材を蛍光体とＣＭＯＳセンサとの間に挟むことでブリンカーノイズを低減した放射線撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５９４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のようにＸ線吸収層として鉛ガラスのような部材を蛍光体と半導体センサとの間に挿入する場合、Ｘ線吸収層内で可視光の散乱が生じ画質の低下を招く。特許文献１では、光電変換素子上にマイクロレンズを配置して集光率を高める方法が示されているが、この構成ではマイクロレンズの凹凸が大きく蛍光体の貼り合わせが困難になる。また、Ｘ線吸収層にファイバオプティックプレートのような可視光散乱の少ないファイバガラスを用いる手法もあるが、非常に高コストとなる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、放射線の吸収層のような部材を特に付加することなく、簡素な構成でブリンカーノイズを確実に低減化することを可能とする放射線撮像装置及び放射線撮像システム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】
【０００８】
本発明の放射線撮像装置は、入射した放射線を光に変換する蛍光体層と、前記蛍光体からの光に応じた電気信号を出力する複数の画素とを備え、前記画素は、それぞれ個別にウェルを持つ複数の光電変換素子を有しており、隣り合う前記光電変換素子間の領域が放射線に対する不感領域とされている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、放射線の吸収層のような部材を特に付加することなく、簡素な構成でブリンカーノイズを確実に低減化することを可能とする放射線撮像装置が実現する。
【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模式的な構成を示す平面図である。
【図２】第１の実施形態による放射線撮像装置の模式的な等価回路図である。
【図３】第１の実施形態による放射線撮像装置の画素を示す概略平面図である。
【図４】第１の実施形態による放射線撮像装置の画素及びその近傍を示す概略断面図である。
【図５】図４の太枠Ａ内を拡大して示す概略断面図である。
【図６】第１の実施形態による放射線撮像装置の画素の構成例を示す模式図である。
【図７】第１の実施形態による放射線撮像装置における１画素の模式的な等価回路図である。
【図８】第１の実施形態による放射線撮像装置の動作の例を説明する模式的なタイミングチャートである。
【図９】第２の実施形態による放射線撮像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、本発明の例示的な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
本実施形態では、放射線撮像装置を開示する。撮像対象の放射線の代表的な例としてＸ線が挙げられるが、放射線はＸ線の他、α線、β線、γ線等も含み得る。
【００１３】
図１は、第１の実施形態による放射線撮像装置の模式的な構成を示す平面図である。図２は、第１の実施形態による放射線撮像装置の模式的な等価回路図である。放射線撮像装置１００（以下、単に撮像装置１００と言う。）は、基台１上に複数の半導体センサチップ２が並設されて構成されている。半導体センサチップ２は、画素アレイ２１と、駆動回路部２２と、読み出し回路部２３と、フレキシブル配線基板２４と、画素アレイ２１上の蛍光体層（不図示）とを有している。
【００１４】
画素アレイ２１は、放射線に応じた電気信号を出力する複数の画素２０が、好ましくは行列状に配列されている。駆動回路部２２は、駆動配線部２５を介して各駆動信号を供給することで、画素アレイ２１を所望の画素群単位で動作させる回路である。駆動回路部２２としては、例えばシフトレジスタが好適に用いられる。駆動配線部２５は、駆動信号ごとに個別に準備された複数の駆動配線の群である。本実施形態では、駆動配線部２５は、画素アレイ２１の各行ごとに設けられている。なお、本実施形態では、駆動回路部２２は、基台１上に配置された複数の半導体センサチップ２の半導体基板に跨って配置されており、複数の半導体基板ごとに設けられている。
【００１５】
読み出し回路部２３は、信号線２７Ｓ及び信号線２７Ｎを介して画素アレイ２１から並列に出力された電気信号を直列の電気信号に変換して読み出す回路部である。読み出し回路部２３は、選択スイッチ２３１Ｓ，２３１Ｎ、選択スイッチ２３１'Ｓ，２３１'Ｎ、走査回路２６，２６'、出力線２３２Ｓ，２３２Ｎ、及び出力バッファ２３３Ｓ，２３３Ｎを有する。符号Ｓは放射線に応じて画素で発生した電荷に基づく電気信号に対する系統を示すものであり、符号Ｎは画素のオフセットに基づく電気信号に対する系統を示すものである。選択スイッチ２３１Ｓ，２３１Ｎは、画素アレイ２１の列ごとに設けられており、画素アレイ２１の所望の画素列を選択する素子である。なお、本実施形態のように、画素アレイ２１を複数のブロックに分割し、ブロックごとにブロックを選択する選択スイッチ２３１'Ｓ，２３１'Ｎが備えられていても良い。
【００１６】
フレキシブル配線基板２４は、読み出し回路部２３から出力された電気信号を信号処理部（不図示）に伝送する回路基板である。なお、本実施形態では、フレキシブル配線基板２４は、基台１上に配置された複数の半導体センサチップ２の半導体基板ごとに設けられている。
【００１７】
走査回路２６は、画素アレイ２１から並列に出力された電気信号を直列の電気信号に変換するために、各選択スイッチ２３１Ｓ及び２３１Ｎを適宜選択する回路である。走査回路２６は、各列の画素２０の選択を制御する。走査回路部２２にはシフトレジスタが好適に用いられる。なお、本実施形態のように、画素アレイ２１を複数のブロックに分割し、ブロックごとにブロックを選択する選択スイッチ２３１'Ｓ，２３１'Ｎを適宜選択する走査回路２６'が備えられていても良い。
【００１８】
出力線２３２Ｓ、出力バッファ２３３Ｓ、出力線２３２Ｎ、及び出力バッファ２３３Ｎは、直列の電気信号を出力する出力部として機能する。出力線２３２Ｓ，２３２Ｎは、直列の電気信号を伝送する。出力バッファ２３３Ｓ，２３３Ｎは、伝送された直列の電気信号をバッファ出力する。なお、本実施形態では、読み出し回路部２３は、基台１上に配置された複数の半導体センサチップ２の半導体基板に跨って配置されており、複数の半導体基板ごとに設けられている。
【００１９】
以下、各画素２０の構成について説明する。図３は、画素２０を示す概略平面図である。図４は、撮像装置１００の画素２０及びその近傍を示す概略断面図である。図５は、図４の太枠Ａ内を拡大して示す概略断面図である。各画素２０は、図３に示すように、Ｎ型の半導体基板２００の表面に、複数の光電変換素子２０１と、各光電変換素子２０１がそれぞれ接続された出力回路部２０２とを備えている。
【００２０】
光電変換素子２０１は、シンチレータである蛍光体層で放射線から変換された光を電荷に変換する素子であり、本実施形態では、光電変換素子として、シリコン基板等の半導体基板に設けられたフォトダイオードが用いられている。光電変換素子２０１は、図５に示すように、第１導電型領域であるＮ型領域（ＤＮ）２１２及び第２導電型領域である素子形成用のＰ型ウェル２１３を有して構成されている。ＤＮ２１２は、Ｐ型ウェル２１３に周囲を囲まれてＰ型ウェル２１３内に形成されている。
【００２１】
光電変換素子２０１に光が照射されると、光電変換により電子と正孔が発生し、ＤＮ２１２に蓄積された電子はＮＳＤ２１２ａから出力回路部２０２のＦＤ２０２ａに転送される。正孔は、Ｐ型ウェル２１３上のウェルコンタクト２１３ａを通じてＧＮＤに吸収される。通常、Ｐ型ウェルを含む光電変換素子は可視光のみならず放射線に対しても感度を有しており、放射線が照射された際に生じる大量の電荷はブリンカーノイズとなり画質を大きく低下させる。本発明者の検証により、このブリンカーノイズの発生率は光電変換素子の面積に比例することが判明した。即ち、光電変換素子の占有領域を縮小すれば、ブリンカーノイズを低減することができる。本実施形態では、当該効果を奏するための最適な構成を示すものである。
【００２２】
本実施形態では、図３のように画素２０内に小型の光電変換素子２０１が複数配列されている。各光電変換素子２０１は個別にウェル、ここではＰ型ウェル２１３を有しており、隣り合う光電変換素子２０１間（Ｐ型ウェル２１３間）の領域が放射線に対して感度を持たない領域（不感領域）となる。この構成により、放射線に対して感度を持つ領域が縮小され、ブリンカーノイズの低減効果を得ることができる。各光電変換素子２０１はウェルコンタクト２１３ａを有し、ＧＮＤに接続されている。図３に示すように、ウェルコンタクト２１３ａをＤＮ２１２の周囲を囲む部分に形成することにより、ウェルコンタクト２１３ａ及び上部配線による仕切りができ、光電変換素子２０１間及び光電変換素子２０１と出力回路２０２との間における干渉が低減される。
【００２３】
図４及び図５に示すように、放射線に対して感度を持たない不感領域に、隣り合う光電変換素子２０１間の干渉を低減するための画素分離構造２１４を形成するようにしても良い。画素分離膜２１４の材料には、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）等の絶縁物が適している。画素分離構造２１４の形成方法としては、ＬＯＣＯＳ（Local Oxidation of Silicon）法や、ＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）法がある。ＬＯＣＯＳ法は、画素分離領域に窒化膜のマスクを形成し、このマスクを用いて画素分離領域を熱酸化する手法である。ＳＴＩ法は、画素分離領域をエッチングして溝を形成し、当該溝内をＳｉＯ2等の絶縁物で埋め込む手法である。本実施形態では、隣り合う光電変換素子間のような狭小範囲に適したＳＴＩ法により画素分離構造２１４を形成することが好ましい。
【００２４】
図４に示すように、各光電変換素子２０１上には、保護膜２１５を介して、光電変換素子２０１ごとに個別にマイクロレンズ２１１が配置されている。マイクロレンズ２１１の上方には蛍光体層２１７が配置されており、マイクロレンズ２１１と蛍光体層２１７との間に、両者を張り合わせる接着層２１６が設けられている。保護膜２１５は、光電変換素子２０１の特性劣化を防止するために光電変換素子２０１の表面に塗布形成される。接着層２１６は、光電変換素子２０１が配置された半導体基板２００と蛍光体層２１７とを貼り合わせるものである。
【００２５】
マイクロレンズ２１１は、可視光の集光率を高めるために配置されており、光電変換素子２０１の面積縮小に伴い低下する可視光に対する感度を補うためのものであり、可視光のみを光電変換素子２０１に集光する機能を有する。マイクロレンズ２１１は、レンズ材料と保護膜２１５及び接着層２１６の屈折率とを考慮し、目的の可視光感度を達成するための最適な径と厚みに設計にする。マイクロレンズ２１１の材料としては、可視光を透過する窒化シリコンのような無機化合物が好ましく、保護膜２１５と同様の材料を用いても良い。マイクロレンズ２１１の形成方法としては、融解したレンズ材料の表面張力を利用し半球状に固める方法や、半球状の凹みのある金型にレンズ材料を流し込み固めたものを貼り合わせる方法等があり、レンズサイズやレンズ材料に適した方法を選択する。
【００２６】
図３では、光電変換素子２０１を４行４列の配置にしているが、この限りではない。光電変換素子２０１の配列数を増加させ、光電変換素子２０１の１つ当りの面積を縮小すれば放射線に対し感度を持つ領域が更に減少し、ブリンカーノイズのより高い低減効果が得られる。また、光電変換素子２０１が小型化すると、それに応じてマイクロレンズ２１１の１つ当りの大きさが抑えられるため、マイクロレンズ２１１の凹凸が小さくなる。例えば図４では、マイクロレンズ２１１の厚みが接着層２１６の厚み以下とされている。この場合、マイクロレンズ２１１の凹凸を吸収するための平坦化層が不要となるため、蛍光体層２１７と光電変換素子２０１との間の距離を小さくすることができる。蛍光体層２１７と光電変換素子２０１との間の距離が小さいほど、可視光の散乱によるＭＴＦ（Modulation Transfer Function）の低下を抑えることができる。そのため、当該距離を５０μｍ以下とすることが望ましい。また、マイクロレンズ２１１の厚みは、接着層２１６が吸収できる凹凸を考慮すると、接着層２１６の厚みの半分以下になるように設計することが好ましい。例えば、保護膜の厚みを５μｍ程度、接着層２１６の厚みを２５μｍ程度とした構成では、光電変換素子２０１の厚みを１０μｍ程度に設計すれば、マイクロレンズ２１１は径が１５μｍ程度、厚みが１０μｍ程度となり、上記の条件を十分に満たすことができる。
【００２７】
複数の並列するマイクロレンズ２１１の間隙を埋め込む平坦化層を形成することも考えられる。平坦化層２１６の材料としては、マイクロレンズ２１１と同一の材料や、蛍光体を用いることができる。前者の場合には、例えばマイクロレンズ２１１の表面に光を屈折させる薄膜を形成し、この薄膜を介してマイクロレンズ２１１と同じ材料を堆積する。後者の場合には、例えば粘着性の樹脂を含有する硫酸化ガドリニウム（ＧＯＳ）を塗布形成する。平坦化層２１６を用いることにより、光電変換素子２０１が小型であるために凹凸の小さいマイクロレンズ２１１の間隙を確実に埋め込み、表面が平坦であるために蛍光体層２１７を確実に張り合わせることができる。
【００２８】
本実施形態では、各光電変換素子２０１の出力配線が直結され出力回路部２０２のＦＤ２０２ａに接続されているが、この限りではない。光電変換素子２０１ごと、或いは複数の光電変換素子２０１のうちの一部ごとに出力のオン／オフを切り替える感度調整用のスイッチ（不図示）を設けても良い。スイッチがオフとされた光電変換素子２０１に放射線が入射しても、その際に発生した電荷はＦＤ２０２ａに転送されることはないため、ブリンカーノイズの発生率が更に低減する。
【００２９】
また、例えば図６に示すように、出力回路２０２において、光電変換素子２０１ごと、或いは複数の光電変換素子２０１のうちの一部ごとに光電変換素子２０１の出力の差動回路２０２ｂを設けるようにしても良い。この場合、光電変換素子２０１間の出力差が一定以上の場合には、最も高い光電変換素子２０１の出力を除外する。この構成により、ブリンカーノイズの発生率が更に低減する。
【００３０】
以下、各画素２０の回路構成を説明する。図７は、撮像装置１００における１画素の模式的な等価回路図である。前述のとおり、画素２０は、光電変換素子２０１と、出力回路部２０２とを有している。光電変換素子２０１は、典型的にはフォトダイオードである。出力回路部２０２は、増幅回路部２０４、クランプ回路部２０６、サンプルホールド回路部２０７、選択回路部２０８を有している。
【００３１】
光電変換素子２０１は、電荷蓄積部を有しており、当該電荷蓄積部は、増幅回路部２０４のＭＯＳトランジスタ２０４ａのゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０４ａのソースは、ＭＯＳトランジスタ２０４ｂを介して電流源２０４ｃに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０４ａと電流源２０４ｃとによってソースフォロア回路が構成されている。ＭＯＳトランジスタ２０４ｂは、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮがアクティブレベルになるとオンしてソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。
【００３２】
図７では、光電変換素子２０１の電荷蓄積部及びＭＯＳトランジスタ２０４ａのゲートが共通のノードを構成しており、このノードは、当該電荷蓄積部に蓄積された電荷を電圧に変換する電荷電圧変換部として機能する。即ち、電荷電圧変換部には、該電荷蓄積部に蓄積された電荷Ｑと電荷電圧変換部が有する容量値Ｃとによって定まる電圧Ｖ（＝Ｑ／Ｃ）が現れる。電荷電圧変換部は、リセットスイッチ２０３を介してリセット電位Ｖｒｅｓに接続されている。リセット信号ＰＲＥＳがアクティブレベルになると、リセットスイッチ２０３がオンして、電荷電圧変換部の電位がリセット電位Ｖｒｅｓにリセットされる。
【００３３】
クランプ回路部２０６は、リセットした電荷電圧変換部の電位に応じて増幅回路部２０４によって出力されるノイズを、クランプ容量２０６ａによりクランプする。即ち、クランプ回路部２０６は、光電変換素子２０１で光電変換により発生した電荷に応じてソースフォロア回路から出力された信号から、このノイズをキャンセルするための回路である。このノイズはリセット時のｋＴＣノイズを含む。クランプは、クランプ信号ＰＣＬをアクティブレベルにしてＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオン状態にした後に、クランプ信号ＰＣＬを非アクティブレベルにしてＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオフ状態にすることによってなされる。クランプ容量２０６ａの出力側は、ＭＯＳトランジスタ２０６ｃのゲートに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０６ｃのソースは、ＭＯＳトランジスタ２０６ｄを介して電流源２０６ｅに接続されている。ＭＯＳトランジスタ２０６ｃと電流源２０６ｅとによってソースフォロア回路が構成されている。ＭＯＳトランジスタ２０６ｄは、そのゲートに供給されるイネーブル信号ＥＮ０がアクティブレベルになるとオンしてソースフォロア回路を動作状態にするイネーブルスイッチである。
【００３４】
光電変換素子２０１の光電変換により発生した電荷に応じてクランプ回路部２０６から出力される信号は、光信号として、光信号サンプリング信号ＴＳがアクティブレベルになることによってスイッチ２０７Ｓａを介して容量２０７Ｓｂに書き込まれる。電荷電圧変換部の電位をリセットした直後にＭＯＳトランジスタ２０６ｂをオン状態とした際にクランプ回路部２０６から出力される信号は、クランプ電圧である。このノイズ信号は、ノイズサンプリング信号ＴＮがアクティブレベルになることによってスイッチ２０７Ｎａを介して容量２０７Ｎｂに書き込まれる。このノイズ信号には、クランプ回路部２０６のオフセット成分が含まれる。スイッチ２０７Ｓａと容量２０７Ｓｂによって信号サンプルホールド回路２０７Ｓが構成され、スイッチ２０７Ｎａと容量２０７Ｎｂによってノイズサンプルホールド回路２０７Ｎが構成される。サンプルホールド回路部２０７は、信号サンプルホールド回路２０７Ｓとノイズサンプルホールド回路２０７Ｎとを含む。
【００３５】
駆動回路部２２が行選択信号ＶＳＴをアクティブレベルに駆動すると、容量２０７Ｓｂに保持された信号（光信号）がＭＯＳトランジスタ２０８Ｓａ及び行選択スイッチ２０８Ｓｂを介して信号線２７Ｓに出力される。また同時に、容量２０７Ｎｂに保持された信号（ノイズ）がＭＯＳトランジスタ２０８Ｎａ及び行選択スイッチ２０８Ｎｂを介して信号線２７Ｎに出力される。ＭＯＳトランジスタ２０８Ｓａは、信号線２７Ｓに設けられた不図示の定電流源とソースフォロア回路を構成する。同様に、ＭＯＳトランジスタ２０８Ｎａは、信号線２７Ｎに設けられた不図示の定電流源とソースフォロア回路を構成する。ＭＯＳトランジスタ２０８Ｓａと行選択スイッチ２０８Ｓｂによって信号用選択回路部２０８Ｓが構成され、ＭＯＳトランジスタ２０８Ｎａと行選択スイッチ２０８Ｎｂとによってノイズ用選択回路部２０８Ｎが構成される。選択回路部２０８は、信号用選択回路部２０８Ｓとノイズ用選択回路部２０８Ｎとを有する。
【００３６】
画素２０は、隣り合う複数の画素２０の光信号を加算する加算スイッチ２０９Ｓを有してもよい。加算モード時には、加算モード信号ＡＤＤがアクティブレベルになり、加算スイッチ２０９Ｓがオン状態になる。これにより、隣い合う画素２０の容量２０７Ｓｂが加算スイッチ２０９Ｓによって相互に接続されて、光信号が平均化される。同様に、画素２０は、隣り合う複数の画素２０のノイズを加算する加算スイッチ２０９Ｎを有しても良い。加算スイッチ２０９Ｎがオン状態になると、隣り合う画素２０の容量２０７Ｎｂが加算スイッチ２０９Ｎによって相互に接続されて、ノイズが平均化される。加算部２０９は、加算スイッチ２０９Ｓと加算スイッチ２０９Ｎを含む。
【００３７】
画素２０は、感度を変更するための感度変更部２０５を有しても良い。画素２０は、例えば、第１感度変更スイッチ２０５ａ及び第２感度変更スイッチ２０５'ａ、並びにそれらに付随する回路素子を有する。第１変更信号ＷＩＤＥがアクティブレベルになると、第１感度変更スイッチ２０５ａがオンして、電荷電圧変換部の容量値に第１付加容量２０５ｂの容量値が追加される。これによって画素２０の感度が低下する。第２変更信号ＷＩＤＥ２がアクティブレベルになると、第２感度変更スイッチ２０５'ａがオンして、電荷電圧変換部の容量値に第２付加容量２０５'ｂの容量値が追加される。これによって画素２０１の感度が更に低下する。このように画素２０の感度を低下させる機能を追加することによって、より大きな光量を受光することが可能となり、ダイナミックレンジを広げることができる。第１変更信号ＷＩＤＥがアクティブレベルになる場合には、イネーブル信号ＥＮｗをアクティブレベルにして、ＭＯＳトランジスタ２０４ａに変えてＭＯＳトランジスタ２０４'ａをソースフォロア動作させても良い。
【００３８】
以下、図８を参照しながら放射線撮像装置の動作に要する主な信号について説明する。図８は、放射線撮像装置の動作の例を説明する模式的なタイミングチャートである。リセット信号ＰＲＥＳ、イネーブル信号ＥＮ、クランプ信号ＰＣＬ、光信号サンプリング信号ＴＳ、ノイズサンプリング信号ＴＮは、ハイアクティブの信号である。イネーブル信号ＥＮ０は、図８に示されていないが、イネーブル信号ＥＮと同様の信号でありうる。イネーブル信号ＥＮｗは、図８に示されていないが、第１変更信号ＷＩＤＥがアクティブにされる場合には、イネーブル信号ＥＮと同様に遷移し得る。
【００３９】
先ず、画素アレイ２１の全ての行についてイネーブル信号ＥＮがアクティブになり、次いで、光信号サンプリング信号ＴＳがパルス状にアクティブレベルになって、光信号が容量２０７Ｓｂに書き込まれる。次に、リセット信号ＰＲＥＳがパルス状にアクティブレベルになって、電荷電圧変換部の電位がリセットされる。次に、クランプ信号ＰＣＬがパルス状にアクティブレベルになる。クランプ信号ＰＣＬがアクティブレベルであるときに、ノイズサンプリング信号ＴＮがパルス状にアクティブレベルになって、ノイズ信号が容量２０７Ｎｂに書き込まれる。
【００４０】
その後、駆動回路部２２が行選択信号ＶＳＴ（ＶＳＴ０）をアクティブレベルにする。この状態で、走査回路２６が列選択信号ＨＳＴ（ＨＳＴ０〜ＨＳＴｎ）を順次アクティブレベルにする。これにより、出力バッファ２３３Ｓ、２３３Ｎから画素アレイ２１の第１行における第１列から最終列までの画素の光信号、ノイズが出力される。その後、駆動回路部２２の第２行に対応する単位回路部がその行選択信号ＶＳＴ（ＶＳＴ１）をアクティブレベルにする。この状態で、走査回路２６が列選択信号ＨＳＴ（ＨＳＴ０〜ＨＳＴｎ）を順次アクティブレベルにする。このような動作を最終行まで行うことによって画素アレイ２１から並列に出力された電気信号が直列の電気信号に変換されて読み出し回路部２３によって読み出される。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、放射線の吸収層のような部材を特に付加することなく、簡素な構成でブリンカーノイズを確実に低減化することを可能とする撮像装置１００が実現する。
【００４２】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態の撮像装置１００を適用した、放射線検査装置等に代表される放射線撮像システムについて例示する。図９は、第２の実施形態による放射線撮像システムの概略構成を示す模式図である。
【００４３】
放射線撮像システムは、Ｘ線ルーム３００内に配置される。放射線撮像システムは、放射線を発生させるための放射線源であるＸ線チューブ３０１と、撮像装置１００と、イメージプロセッサ３０２を含む信号処理部と、ディスプレイ３０３を含む表示部とを備えて構成される。撮像装置１００は、第１の実施形態の放射線撮像装置である。
【００４４】
Ｘ線チューブ３０１で発生したＸ線３１１は、患者等の被検者３１２の胸部３１３を透過し、撮像装置１００に入射する。この入射したＸ線には被検者３２０の体内部の情報が含まれている。撮像装置１００では、入射したＸ線３１１に応じた電気的情報が得られる。その後、この電気的情報はデジタル変換され、イメージプロセッサ３３０により画像処理され、ディスプレイ３０３により表示される。
【００４５】
上記の電気的情報は、電話、ＬＡＮ、インターネット等のネットワーク３２０により遠隔地へ転送される。これにより、ドクタールーム４００等の別の場所におけるディスプレイ４０１に表示して、遠隔地の医師が診断することが可能である。また、上記の電気的情報は、例えば、光ディスク等に保存することもできるし、フィルムプロセッサ４０２によってフィルム４０３等の記録部に記録することもできる。
【符号の説明】
【００４６】
１  基台
２  半導体センサチップ
２０  画素
２１  画素アレイ
２２  駆動回路部
２３  読み出し回路部
２４  フレキシブル回路基板
２６，２６'  走査回路
２７Ｓ，２７Ｎ  信号線
１００  放射線撮像装置
２０１  光電変換素子
２０２  出力回路部
２０２ａ  ＦＤ
２１１  マイクロレンズ
２１２  ＤＮ
２１２ａ  ＮＳＤ
２１３  Ｐ型ウェル
２１３ａ  ウェルコンタクト
２１４  画素分離構造
２１５  保護膜
２１６  接着層
２１７  蛍光体層
２３１Ｓ，２３１Ｎ  選択スイッチ
２３２Ｓ，２３２Ｎ  出力線
２３３Ｓ，２３３Ｎ  出力バッファ
【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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