(57)【要約】      （修正有）【課題】読出線に平行な方向に配された複数の領域の検出画素から信号を読み出す際、読出レートを高速化する技術を提供する。【解決手段】放射線撮像装置１００は、放射線画像を取得するための複数の画素１０１、１０２、１０３と、入射する放射線量を検出するための１つ以上の検出部ＲＯＩとを含む、互いに同一の構造を有する複数の第１のグループＳｈｏｔＡと、検出部に接続され、列方向に延びる複数の検出信号線１１２と、複数の検出信号線のそれぞれが接続され、検出部から出力される信号を処理する読出部１５１とを含む。複数の第１のグループは、列方向に並び、複数の第１のグループのうち互いに隣接する２つのグループは、行方向に対して互いにずれて配される。複数の第１のグループのうち互いに隣接するグループに配された検出部が、複数の検出信号線のうち互いに異なる検出信号線にそれぞれ接続される。【選択図】図６
2017098830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同一の構造を有し、それぞれが放射線画像を取得するための複数の画素を含む複数の第１のグループと、
互いに同一の構造を有し、それぞれが放射線画像を取得するための複数の画素を含む複数の第２のグループと、
入射する放射線量を検出するための１つ以上の検出部と、を含む放射線撮像装置であって、
前記複数の第１のグループのそれぞれと前記複数の第２のグループのそれぞれとは、互いに異なる構造を有し、
前記検出部は、前記複数の第１のグループのそれぞれに含まれており、
前記複数の第１のグループのそれぞれの行方向の両端の少なくとも一方に、前記複数の第２のグループのうち何れかが隣接し、
前記複数の第１のグループは、列方向に並び、
前記複数の第１のグループのうち互いに隣接する２つのグループは、前記複数の第２のグループの１つの前記行方向の幅と同じ又は当該幅の整数倍、前記行方向に対して互いにずれて配され、
前記放射線撮像装置は、前記検出部に接続され、前記列方向に延びる複数の検出信号線と、前記複数の検出信号線のそれぞれが接続され前記検出部から出力される信号を処理する読出部と、を更に含み、
前記複数の第１のグループのうち互いに隣接するグループに配された前記検出部が、前記複数の検出信号線のうち互いに異なる検出信号線にそれぞれ接続されることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記複数の第１のグループのうち互いに異なるグループに配された前記検出部が、前記複数の検出信号線のうち互いに異なる検出信号線に接続され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】
前記複数の第２のグループのそれぞれが、前記検出部を含まない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】
前記放射線撮像装置は、前記検出部と、前記複数の第１のグループ及び前記複数の第２のグループに含まれる複数の画素と、の何れにも接続されない前記列方向に延びる１つ以上のダミー信号線を更に含み、
前記複数の検出信号線及び前記ダミー信号線は、前記読出部に接続され、
前記読出部が、前記検出部から出力される信号を、前記ダミー信号線から出力される信号に基づいて補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記複数の第１のグループのそれぞれは、互いに同一の構造を有し、前記行方向に並んだ複数のサブグループによって構成され、
前記複数のサブグループのそれぞれは、前記複数の第１のグループに含まれる複数の画素の一部と前記検出部とを含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記複数のサブグループのそれぞれは、互いに共通のディストーションを有することを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
【請求項７】
前記複数のサブグループのそれぞれにおいて、前記複数の検出信号線が等間隔に配されることを特徴とする請求項５又は６に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記複数のサブグループのそれぞれにおいて、前記複数の検出信号線及び前記ダミー信号線が等間隔に配されることを特徴とする請求項４に従属する請求項５又は６に記載の放射線撮像装置。
【請求項９】
前記複数の第１のグループのそれぞれにおいて、前記複数の検出信号線が等間隔に配されることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
前記複数の第１のグループのそれぞれにおいて、前記複数の検出信号線及び前記ダミー信号線が等間隔に配され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１１】
前記複数の第２のグループの一部が、前記複数の第１のグループの何れかの前記行方向の両端の少なくとも一方に隣接して、前記行方向に並んで配されることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１２】
前記放射線撮像装置は、前記複数の画素から信号が出力され、前記列方向に延びる複数の画像信号線を備えることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１３】
前記複数の画像信号線のうち何れかの画像信号線が、前記複数の検出信号線と兼用されていることを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置。
【請求項１４】
前記検出部は、前記複数の検出信号線のうち同じ検出信号線に接続される、入射する放射線量を検出するための１つ以上の変換素子を含むことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置からの信号を処理する信号処理部と、を備えることを特徴とする放射線撮像システム。
【請求項１６】
放射線撮像装置の製造方法であって、
互いに異なる第１のマスクパターン群と第２のマスクパターン群とを用いて基板の上に撮像領域を形成する形成工程を含み、
前記形成工程は、
前記第１のマスクパターン群を用いて、それぞれ放射線画像を取得するための複数の画素と入射する放射線量を検出するための１つ以上の検出部とを含む複数の第１のグループを、列方向に並ぶように形成する工程と、
前記第２のマスクパターン群を用いて、それぞれ放射線画像を取得するための複数の画素を含む複数の第２のグループを形成する工程と、を含み
前記複数の第１のグループのそれぞれの行方向の両端の少なくとも一方に、前記複数の第２のグループのうち何れかが隣接して形成され、
前記複数の第１のグループのうち互いに隣接する２つのグループは、前記複数の第２のグループの１つの前記行方向の幅と同じ又は当該幅の整数倍、前記行方向に対して互いにずれて形成され、
前記第１のグループのそれぞれは、前記列方向に延びる複数の検出信号線を更に含み、
前記複数の第１のグループのうち互いに隣接するグループに形成された前記検出部が、前記複数の検出信号線のうち互いに異なる検出信号線にそれぞれ接続されることを特徴とする製造方法。
【請求項１７】
放射線撮像装置の製造方法であって、
第１のマスクパターン群を含む複数のマスクパターン群を用いて基板の上に撮像領域を形成する形成工程を含み、
前記形成工程は、
前記第１のマスクパターン群を用いて露光することによってサブグループを形成する工程を行方向に繰り返すことによって、前記サブグループを複数有する第１のグループを形成し、
前記第１のグループの形成を列方向に繰り返すことによって複数の前記第１のグループを形成する工程を含み、
複数の前記サブグループのそれぞれは、放射線画像を取得するための複数の画素と、入射する放射線量を検出するための１つ以上の検出部と、前記列方向に延びる複数の検出信号線と、を含み、
複数の前記第１のグループのうち互いに隣接する２つの第１のグループは、
前記行方向に互いにずれて形成され、
前記複数の検出信号線のうち一方の第１のグループの前記検出部に接続された検出信号線が、複数の検出信号線のうち他方の第１のグループの前記検出部に接続された検出信号線と接続されないことを特徴とする製造方法。
【請求項１８】
前記複数のマスクパターン群は、第２のマスクパターン群を更に含み、
前記形成工程は、複数の前記第１のグループのそれぞれの前記行方向の両端の少なくとも一方に隣接して、前記第２のマスクパターン群を用いて第２のグループを１つ、又は、前記第２のマスクパターン群を用いて前記行方向に繰り返し露光することによって前記第２のグループを複数形成する工程を更に含み、
前記第２のグループは、放射線画像を取得するための複数の画素を含むことを特徴とする請求項１７に記載の製造方法。
【請求項１９】
複数の前記第１のグループのうち互いに隣接する２つのグループは、前記第２のグループの１つの前記行方向の幅と同じ又は当該幅の整数倍、前記行方向に対して互いにずれて形成されることを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置、放射線撮像システム及び放射線撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線を電荷に変換する変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイッチ素子とを組み合わせた画素が２次元アレイ状に配された画素アレイを含む放射線撮像装置が、広く利用されている。こうした放射線撮像装置において、自動露出制御（ＡＥＣ）機能が知られている。ＡＥＣ機能は、放射線の照射中、放射線撮像装置に入射する放射線量の検出を行う。特許文献１には、放射線量を検出するための検出画素を含む画素アレイを形成する際、フォトマスクの露光範囲よりも大きい撮像領域に対して撮像領域を分割し、分割された領域ごとに露光を行うことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７４９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の方法では、１つのマスクパターンを繰り返し用いて検出画素を含む領域を行列状に形成した場合、検出画素から信号を読み出すための読出線が、読出線に沿って配された複数の領域の検出画素で共用されることになる。読出線に沿って配された複数の領域で放射線量の検出を行うためには、領域ごとに順次、検出画素の信号を読み出す必要が生じるため、放射線量を検出するための読出レートが低下してしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は、読出線に平行な方向に配された複数の領域の検出画素から信号を読み出す際、読出レートを高速化する技術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】
【０００６】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置は、互いに同一の構造を有し、それぞれが放射線画像を取得するための複数の画素を含む複数の第１のグループと、互いに同一の構造を有し、それぞれが放射線画像を取得するための複数の画素を含む複数の第２のグループと、入射する放射線量を検出するための１つ以上の検出部と、を含む放射線撮像装置であって、複数の第１のグループのそれぞれと複数の第２のグループのそれぞれとは、互いに異なる構造を有し、検出部は、複数の第１のグループのそれぞれに含まれており、複数の第１のグループのそれぞれの行方向の両端の少なくとも一方に、複数の第２のグループのうち何れかが隣接し、複数の第１のグループは、列方向に並び、複数の第１のグループのうち互いに隣接する２つのグループは、複数の第２のグループの１つの行方向の幅と同じ又は幅の整数倍、行方向に対して互いにずれて配され、放射線撮像装置は、検出部に接続され、列方向に延びる複数の検出信号線と、複数の検出信号線のそれぞれが接続され検出部から出力される信号を処理する読出部と、を更に含み、複数の第１のグループのうち互いに隣接するグループに配された検出部が、複数の検出信号線のうち互いに異なる検出信号線にそれぞれ接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記手段により、読出線に平行な方向に配された複数の領域の検出画素から信号を読み出す際、読出レートを高速化する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放射線撮像装置の回路構成を示す等価回路図。
【図２】図１の放射線撮像装置の放射線画像撮像用画素の平面図及び断面図。
【図３】図１の放射線撮像装置の放射線量検出用画素の平面図及び断面図。
【図４】図１の放射線撮像装置の検出信号線の通過する放射線画像撮像用画素の平面図及び断面図。
【図５】図１の放射線撮像装置の構成を示す概略レイアウト図。
【図６】図１の放射線撮像装置の露光領域を示す図。
【図７】図１の放射線撮像装置の動作を説明するタイミング図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る放射線撮像装置の構成を示す概略レイアウト図。
【図９】図８の放射線撮像装置の露光領域を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る放射線撮像装置の放射線量検出用画素の平面図。
【図１１】図１０の放射線撮像装置の構成を示す概略レイアウト図。
【図１２】図１０の放射線撮像装置の露光領域を示す図。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る放射線撮像装置の放射線量検出用画素の平面図。
【図１４】図１３の放射線撮像装置の構成を示す概略レイアウト図。
【図１５】図１３の放射線撮像装置の露光領域を示す図。
【図１６】本発明に係る放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの構成例を説明する図。
【図１７】本発明に係る放射線撮像装置の形成工程での露光に起因するディストーションを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る放射線撮像装置の具体的な実施形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。
【００１０】
第１の実施形態
図１〜７を参照して、本発明の一部の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置１００の回路構成を示す等価回路図である。放射線撮像装置１００は、放射線画像を撮像するための複数の画素１０１、１０３と、入射する放射線量を放射線の照射中に検出するための複数の画素１０２とが配された撮像領域１２１、読出部１５１、制御部１５２、バイアス電源１５３を含む。図１には、１２行９列の画素が配された例を示すが、これに限られることはなく、例えば１０００行１０００列の画素が配されていてもよいし、５０００行５０００列の画素が配されていてもよい。なお本明細書において、それぞれの画素１０１、１０２、１０３から出力される信号を読出部１５１に転送する画像信号線１１０及び検出信号線１１２が延びる方向を列方向、列方向と交差する方向を行方向と呼ぶ。行方向と列方向とは、互いに直交していてもよい。
【００１１】
画素１０１及び画素１０３は、放射線画像を取得するために、入射した放射線又は光を入射した量に応じた信号に変換する変換素子１０４と、変換素子１０４で生成された信号を画像信号線１１０に出力するスイッチ素子１０５とを含む。変換素子１０４は、例えば放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータで変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを用いた間接型の変換素子であってもよい。また、変換素子１０４として、例えば放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子を用いてもよい。スイッチ素子１０５として、例えば非晶質シリコン又は多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることができる。ＴＦＴに求められる特性に応じて、例えば、多結晶シリコンを用いてもよい。また、ＴＦＴに用いる半導体材料は、シリコンに限られるものではなく、ゲルマニウムや化合物半導体などの他の半導体材料を用いてもよい。
【００１２】
画素１０２は、入射する放射線量を放射線の照射中に検出するために、入射した放射線又は光を入射した量に応じた信号に変換する変換素子１０６と、変換素子１０６で生成された信号を検出信号線１１２に出力するスイッチ素子１０７とを含む。また、画素１０２は、放射線画像を取得するための変換素子１０４とスイッチ素子１０５とを含んでいてもよい。変換素子１０６は変換素子１０４と、スイッチ素子１０７はスイッチ素子１０５と、それぞれ同様の構成を有していてもよい。
【００１３】
読出部１５１には、変換素子１０４のそれぞれで生成された信号が、スイッチ素子１０５及び画像信号線１１０（Ｓ１〜Ｓ９）を介して、それぞれ入力される。また、読出部１５１には、変換素子１０６のそれぞれで生成された信号が、スイッチ素子１０７及び検出信号線１１２（Ｄ１〜Ｄ４）を介して、それぞれ入力される。読出部１５１は、オペアンプ、マルチプレクサ、ＡＤコンバータ、信号処理部などを含む。読出部１５１では、画像信号線１１０及び検出信号線１１２が、それぞれオペアンプの反転入力端子に接続される。また、オペアンプの反転入力端子は、帰還容量を介し出力端子に接続され、非反転入力端子は、任意の固定電位に接続される。オペアンプは、電荷電圧変換回路として機能する。オペアンプの後段に、サンプルホールド回路、マルチプレクサを介してＡＤコンバータが接続される。読出部１５１は、画像信号線１１０及び検出信号線１１２を介して変換素子１０４及び変換素子１０６で生成された信号をデジタルの電気信号に変換するデジタル変換回路を構成する。信号処理部は、例えば、変換されたデジタルの電気信号を放射線画像用の信号として外部に出力してもよいし、また例えば、信号処理部において変換されたデジタルの電気信号から放射線画像を生成してもよい。また、信号処理部は、画素１０２によって検出された放射線量に応じて外部に信号を送り、放射線の照射の制御などを行ってもよい。読出部１５１は、オペアンプ、マルチプレクサ、ＡＤコンバータ、信号処理部などの各回路を集積化してもよいし、回路ごとに個別に配置してもよい。
【００１４】
制御部１５２は、所定の行に配されたスイッチ素子１０５に、行方向に延びる制御線１０８を介して信号Ｖｇ（図１の構成において、信号Ｖｇ１〜Ｖｇ１２）を送り制御する。また、制御部１５２は、スイッチ素子１０７に、行方向に延びる制御線１０９を介して信号Ｖｄを送り制御する。バイアス電源１５３は、バイアス線１１１を介してそれぞれの画素１０１、１０２、１０３に共通のバイアス電圧を供給する。
【００１５】
図１に示す放射線撮像装置１００には、入射する放射線量を検出する際の検出部ＲＯＩ（関心領域：Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）が、点線で囲まれた検出部ＲＯＩ１〜ＲＯＩ４の４か所、配される。それぞれの検出部ＲＯＩは、１つ以上の変換素子１０６（画素１０２）を含む。また、１つの検出部ＲＯＩに複数の変換素子１０６が配される場合、それぞれの変換素子１０６は、同じ検出信号線１１２に接続される。本実施形態において、それぞれの検出部ＲＯＩは、２つの変換素子１０６（２つの画素１０２）を含む。また、検出部ＲＯＩ１に含まれる２つの変換素子１０６は、スイッチ素子１０７を介して同じ検出信号線１１２（Ｄ１）に接続される。同様に、検出部ＲＯＩ２に含まれる変換素子１０６は、検出信号線１１２（Ｄ２）、検出部ＲＯＩ３に含まれる変換素子１０６は、検出信号線１１２（Ｄ３）、検出部ＲＯＩ４に含まれる変換素子１０６は、検出信号線１１２（Ｄ４）に、それぞれ接続される。本実施形態において、放射線撮像装置１００の撮像領域１２１に検出部ＲＯＩが２×２の４か所配されているが、例えば５×５の２５か所配されてもよいし、１０×１０の１００か所配されてもよい。放射線撮像装置１００の構成に応じて、検出部ＲＯＩの数は適宜決定すればよい。また、検出部ＲＯＩは、撮像領域１２１に均等に配されてもよいし、特定の領域に偏るように配されてもよい。また、本実施形態において、各検出部ＲＯＩに画素１０２が列方向に２画素ずつ配されているが、これに限られるものではない。例えば、１画素であってもよいし、３画素以上であってもよい。また、１つの検出部ＲＯＩにおいて行方向に複数の画素１０２が配され、検出部ＲＯＩごとに変換素子１０６が共通の検出信号線１１２と接続されていてもよい。また、１つの検出部ＲＯＩに含まれる画素１０２は、図１に示すように連続して配されていてもよいし、間に画素１０１、１０３が１画素から数画素配されていてもよい。
【００１６】
本実施形態において、互いに異なる検出部ＲＯＩに含まれる変換素子１０６が、互いに異なる検出信号線１１２に接続されている。これによって、複数の検出部ＲＯＩの変換素子１０６の信号を同時に読み出すことが可能となり、放射線量の検出を行う動作を高速化することが可能となる。放射線量の検出を行う動作のタイミングについては後述する。
【００１７】
次いで、図２を用いて画素１０１の構成について説明する。図２（ａ）は画素１０１の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す点線Ａ−Ａ’間の断面図である。上述したように画素１０１は、変換素子１０４と、変換素子１０４で生成された信号を、制御部１５２から制御線１０８を介して入力される信号Ｖｇによって選択された際に出力するスイッチ素子１０５とを含む。図２に示す変換素子１０４は、放射線を光に変換するシンチレータと、シンチレータで変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを用いた間接型の変換素子の例を示す。変換素子１０４は、ガラス基板等の絶縁性の基板２００の上に設けられたスイッチ素子１０５の上に層間絶縁層２１０を挟んで配される。スイッチ素子１０５は、基板２００上に、制御電極２０１、ゲート絶縁膜として機能する絶縁層２０２、半導体層２０３、半導体層２０３よりも不純物濃度の高い半導体で構成された高濃度層２０４、第１の主電極２０５、第２の主電極２０６を含む。高濃度層２０４は、その一部で第１の主電極２０５及び第２の主電極２０６と接しており、半導体層２０３のうち第１の主電極２０５と第２の主電極２０６との間の領域が、スイッチ素子１０５のチャネル領域となる。制御電極２０１は制御線１０８と、第１の主電極２０５は画像信号線１１０と、第２の主電極２０６は変換素子１０４の変換素子ごとの個別電極２１１と、それぞれ電気的に接続される。本実施形態において、スイッチ素子１０５を形成する際に第１の主電極２０５、第２の主電極２０６、画像信号線１１０は、同じ導電層を用いて形成され、第１の主電極２０５が、画像信号線１１０の一部を構成している。スイッチ素子１０５上には、絶縁層２０７、層間絶縁層２１０が配される。
【００１８】
図２には、スイッチ素子１０５として非晶質シリコンを主材料とした半導体層２０３及び高濃度層２０４を用いた逆スタガ型のＴＦＴを用いた例を示すが、本発明はそれに限定されるものではない。例えば、スイッチ素子１０５として、多結晶シリコンを主材料としたスタガ型のＴＦＴを用いてもよいし、有機ＴＦＴ、酸化物ＴＦＴなどを用いてもよい。層間絶縁層２１０は、スイッチ素子１０５を覆い、第２の主電極２０６と個別電極２１１との間にコンタクトホールを備える。変換素子１０４の個別電極２１１と第２の主電極２０６とが、この層間絶縁層２１０に設けられたコンタクトホールを介して、電気的に接続される。変換素子１０４は、層間絶縁層２１０上に、層間絶縁層２１０の側から順に、個別電極２１１、高濃度層２１２、半導体層２１３、高濃度層２１４、バイアス電源１５３から各画素に共通のバイアス電圧が印加される共通電極２１５を含む。本実施形態において、高濃度層２１２と高濃度層２１４とは、互いに異なる導電型の半導体層であり、半導体層２１３とともにＰＩＮ型の光電変換素子を構成する。光電変換素子はＰＩＮ型に限られるものではなく、例えばＭＩＳ型の光電変換素子であってもよい。変換素子１０４を覆うように、絶縁層２１６が配置され、さらにその上に層間絶縁層２２０が配される。変換素子１０４の共通電極２１５は、層間絶縁層２２０上に配されたバイアス線１１１と電気的に接続される。層間絶縁層２２０及びバイアス線１１１の上には保護膜としての絶縁層２２１が配される。絶縁層２２１上にはシンチレータ（不図示）が配され、入射した放射線を光に変換する。シンチレータで生成された光を、変換素子１０４が光の量に応じた信号に変換する。
【００１９】
図３は、画素１０２の構成を示す図である。図３（ａ）は画素１０２の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す点線Ｂ−Ｂ’間の断面図である。画素１０２は、変換素子１０６と、変換素子１０６で生成された信号を、制御部１５２から制御線１０９を介して入力される信号Ｖｄによって選択された際に出力するスイッチ素子１０７とを含む。本実施形態におけて、画素１０２は、放射線画像を撮像するための変換素子１０４とスイッチ素子１０５と、及び、入射する放射線量を検出するための変換素子１０６とスイッチ素子１０７とを含む。スイッチ素子１０７は、基板２００上に画素１０１のスイッチ素子１０５と同様の構成を有する。また、変換素子１０６は、層間絶縁層２１０上に画素１０１の変換素子１０４と同様の構成を有する。変換素子１０４及び変換素子１０６の共通電極２１５には層間絶縁層２２０上に配されたバイアス線１１１が電気的に接続される。また、変換素子１０６の個別電極２１１は、層間絶縁層２１０に設けられたコンタクトホール介して、変換素子１０６の第２の主電極２０６に接続される。変換素子１０６の第１の主電極２０５は、検出信号線１１２に接続される。検出信号線１１２上には、絶縁層２０７、層間絶縁層２１０が配される。この以外の構成は、上述の画素１０１と同様であってもよい。
【００２０】
本実施形態において、図２及び図３に示すように、画素１０１と画素１０２とでは、変換素子１０４の大きさが異なる。このため、画素１０１と画素１０２とに入射する放射線の入射量が同一であった場合においても、それぞれの変換素子１０４から出力される信号となる電荷量が異なる。画素１０２の変換素子１０４から出力された信号から読出部１５１で読み出された電気信号を放射線画像に用いる場合は、白補正（ゲイン補正）など、適宜必要な補正を行ってもよい。補正は、例えば画素１０２に隣接又は近接する画素１０２の周囲に配された画素１０１、１０３の値を用いて行ってもよい。
【００２１】
図４は、画素１０３の構成を示す図である。図４（ａ）は画素１０３の平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す点線Ｃ−Ｃ’間の断面図である。本実施形態において、画素１０３は、画素１０１と比較して、画素１０３内に検出信号線１１２、後述する信号線１１２１又はダミー信号線１１２２が配され、変換素子１０４の個別電極２１１の下を通過している。これ以外の構成は、画素１０１と同じであってよい。
【００２２】
図５は、本実施形態における放射線撮像装置１００の構成例を示す概略レイアウト図である。図５では、図１に示した回路構成のうち撮像領域１２１に配された画素１０１、１０２、１０３、検出信号線１１２、制御線１０９、検出部ＲＯＩ、読出部１５１、制御部１５２を示し、図の簡便化のため、画像信号線１１０、制御線１０８は省略している。図５において、変換素子１０６を含む２つの画素１０２で構成された検出部ＲＯＩが９か所配置され、それぞれの検出部ＲＯＩにおいて、２つの画素１０２の間には画素１０３が１つ配されている。また、列方向に互いに隣接する検出部ＲＯＩの画素１０２は、互いに異なる検出信号線１１２と接続されている。これによって、異なる検出部ＲＯＩの画素１０２の変換素子１０６の信号を同時に読み出すことが可能となり、放射線量の検出を行う動作を高速化することが可能となる。また、撮像領域１２１に配される検出部ＲＯＩを含む画素、は、行方向に周期的に配列されている。
【００２３】
次に、図５に示した撮像領域１２１の形成方法に関して、図６を用いて説明する。画素１０１、１０２、１０３を含む撮像領域１２１が、１つのフォトマスクで一括して露光できる領域より大きい場合、撮像領域１２１を領域毎に分割し、分割した領域ごとに繰り返し露光する必要がある。図６（ａ）は、撮像領域１２１を分割し、それぞれ繰り返し露光する領域を示す。撮像領域１２１は、同じマスクパターン群を用いて露光することによって形成される露光領域ＳｈｏｔＡと、露光領域ＳｈｏｔＡとは別の、同じマスクパターン群を用いて露光することによって形成される露光領域ＳｈｏｔＢとを、それぞれ複数含む。このため、露光領域ＳｈｏｔＡに形成される各構成は、それぞれ互いに同一の構造を有し、同様に露光領域ＳｈｏｔＢに形成される各構成は、それぞれ互いに同一の構造を有する。本実施形態において、サブグループである露光領域ＳｈｏｔＡが３つ行方向に並ぶことによってそれぞれ構成された第１のグループである露光領域群１１３が、列方向に３つ配される。このため、第１のグループである露光領域群１１３は、それぞれ互いに同一の構造を有する。また、第２のグループである露光領域ＳｈｏｔＢが６領域、それぞれ配される。露光領域ＳｈｏｔＡに形成される各構成には、図６（ｂ）に示すように、画素１０１、１０２、１０３、検出信号線１１２の一部を構成する検出部ＲＯＩの画素１０２に接続された検出信号線１１２ａ、制御線１０９が含まれる。また、露光領域ＳｈｏｔＡに形成される構成には、他の露光領域ＳｈｏｔＡの検出信号線１１２ａと接続し検出信号線１１２の一部を構成する、又は、後述する信号線１１２１の一部を構成する信号線１１２０が含まれる。また、露光領域ＳｈｏｔＢに形成される各構成は、図６（ｃ）に示すように、画素１０１、制御線１０９が含まれている。また、露光領域ＳｈｏｔＢに、画素１０２を含む検出部ＲＯＩは含まれない。図６においても、図５と同様に図の簡便化のため、画像信号線１１０及び制御線１０８は省略している。
【００２４】
露光領域群１１３のそれぞれの行方向の両端の少なくとも一方には、露光領域ＳｈｏｔＢが隣接する。本実施形態において、列方向に３つ並んだ露光領域群１１３のうち１番上と１番下とに配された露光領域群１１３には、それぞれの一端に露光領域ＳｈｏｔＢが、行方向に２つ並んで配される。また、真ん中に配された露光領域群１１３は、両端に露光領域ＳｈｏｔＢが１つずつ配される。このため、露光領域群１１３のうち互いに隣接する２つの露光領域群１１３は、１つの露光領域ＳｈｏｔＢの行方向の幅と同じだけ行方向に対して互いにずれて配される。ずれ量は、図６（ａ）に示すように露光領域ＳｈｏｔＢの１つ分の幅でもよい。また例えば、互いに隣接する露光領域群１１３の一端に配される露光領域ＳｈｏｔＢの数が、２つの露光領域群１１３の間で２つ以上異なっていてもよい。この場合、互いに隣接する露光領域群１１３の行方向のずれ量は、１つの露光領域ＳｈｏｔＢの行方向の幅の整数倍となる。列方向に互いに隣接する露光領域群１１３の行方向のずれ量は、互いに隣接する露光領域群１１３に配された検出部ＲＯＩが、互いに異なる検出信号線１１２と接続されるように配されればよい。
【００２５】
本実施形態において、図５に示すように、画素１０２に接続される検出信号線１１２を行方向に２画素間隔で配する。また、列方向に隣接する露光領域群１１３を、検出信号線１１２を配置する間隔と同じだけ、図６に示すように、露光領域ＳｈｏｔＢを用いて行方向にシフトして配置する。これによって、図５に示すように、列方向に互いに隣接して配された露光領域群１１３の検出部ＲＯＩのそれぞれの画素１０２は、互いに異なる検出信号線１１２に接続される。つまり、互いに隣接する２つの露光領域群１１３において、一方の露光領域群１１３の検出部ＲＯＩに接続された検出信号線１１２は、他方の露光領域群１１３の検出部ＲＯＩに接続された検出信号線１１２と接続されない。また、図５、６に示すように、列方向に隣接する露光領域群１１３だけでなく、異なる露光領域群１１３に配された検出部ＲＯＩが、互いに異なる検出信号線１１２と接続されるように配されてもよい。
【００２６】
露光領域群１１３を行方向にシフトさせずにそれぞれの露光領域ＳｈｏｔＡを配した場合、列方向に配された検出部ＲＯＩが、共通の検出信号線１１２に接続される。このため、列方向に配された検出部ＲＯＩにおいて、順次、スイッチ素子１０７を動作させ変換素子１０６からの信号を読み出す必要がある。一方、本実施形態において、露光領域群１１３を行方向にシフトすることによって、列方向に配された検出部ＲＯＩは、それぞれ別の検出信号線１１２に接続され、同時に読み出すことが可能となる。換言すると、異なる検出部ＲＯＩの画素１０２の変換素子１０６で生成された信号を同時に読み出すことが可能となる。この結果、画素領域を露光し各画素を形成する際のパターンの繰り返し性を持たせつつ、放射線画像を撮像する際に、放射線撮像装置１００に入射する放射線量を検出する動作の高速化が可能となる。
【００２７】
本実施形態において、露光領域ＳｈｏｔＢの行方向の幅と、検出信号線１１２の配される間隔とを同じにしているが、露光領域ＳｈｏｔＢの構成はこれに限られるものではない。例えば、露光領域ＳｈｏｔＢの幅を検出信号線１１２の配される間隔の半分の幅にしてもよい。図６では、露光領域ＳｈｏｔＢは、行方向に２画素分の幅を有しているが、露光領域ＳｈｏｔＢを１画素分の幅にしても構わない。列方向に配される露光領域ＳｈｏｔＡが、行方向に所定の幅シフトすることによって、異なる検出部ＲＯＩの画素１０２を同時に読み出せるように、露光領域ＳｈｏｔＢの構成は適宜決定すればよい。
【００２８】
また、図５に示すように、本実施形態では、検出部ＲＯＩ及び読出部１５１に接続されずに撮像領域１２１中で途切れる信号線１１２１が存在する。これは露光領域ＳｈｏｔＡを形成する際、検出信号線１１２ａ及び信号線１１２０を必要最小限だけ配したマスクパターン群を用いて撮像領域１２１を繰り返し露光しているためである。このため、形成された撮像領域１２１内で、それぞれの露光領域ＳｈｏｔＡ内では、検出信号線１１２は等間隔で配されるが、それぞれの露光領域群１１３では、検出信号線１１２は等間隔に配されていない。放射線撮像装置の動作において、信号線１１２１が問題になる場合、露光領域ＳｈｏｔＡ内のレイアウトを変更し、例えば、すべての信号線が読出部１５１に接続されるようにレイアウトしてもよい。このレイアウトについては、後述の第２の実施形態で説明する。
【００２９】
本実施形態において、放射線撮像装置１００を製造するために、露光領域ＳｈｏｔＡ及び露光領域ＳｈｏｔＢに対して、それぞれマスクパターン群を準備し、基板の上に撮像領域１２１を形成する形成工程を行う。また、それぞれのマスクパターン群を用いて行方向及び列方向に繰り返し露光することによって露光領域ＳｈｏｔＡ及び露光領域ＳｈｏｔＢを複数形成する。例えば、露光領域ＳｈｏｔＡを形成する工程を行方向に繰り返し、露光領域ＳｈｏｔＡを複数有する露光領域群１１３を形成する。その後、更に列方向に複数の露光領域群１１３を繰り返し形成することによって、撮像領域１２１のうち、露光領域ＳｈｏｔＡの配される領域を形成してもよい。このため、露光領域ＳｈｏｔＡに含まれる各構成は、露光領域ＳｈｏｔＡごとに形成工程での露光に起因する互いに共通のディストーションを有しうる。同様に、露光領域ＳｈｏｔＢに含まれる各構成は、露光領域ＳｈｏｔＢごとに形成工程での露光に起因する互いに共通のディストーションを有しうる。例えば、図１７に示すように、それぞれの露光領域ＳｈｏｔＡが、同様の方向にゆがみ、それぞれの露光領域ＳｈｏｔＡのディストーションの評価値が共通となりうる。また、ディストーションや露光ごとのアライメントの精度によって、互いに隣接する露光領域ＳｈｏｔＡ同士、露光領域ＳｈｏｔＢ同士の間に不連続な部分が現れうる。また例えば、撮像領域１２１中に露光領域ＳｈｏｔＡごと、露光領域ＳｈｏｔＢごとに、アライメントマークなどの露光領域を形成するために用いられる構成が周期的に配されうる。
【００３０】
次に、本実施形態における放射線撮像装置１００の動作を、図７のタイミング図を用いて説明する。以下の説明において、画素１０１を駆動する制御線１０８に信号Ｖｇ１〜Ｖｇｍ（信号Ｖｇｍは、例えば図１に示す信号Ｖｇ１２に相当する。）が供給され、画素１０２を駆動する制御線１０９に信号Ｖｄが供給される。スイッチ素子１０５、１０７は、それぞれゲート電極に制御線１０８、１０９から供給される信号レベルがハイレベルのときに導通状態となり、ゲート電極に供給される信号レベルがローレベルのときに非導通状態となる。信号レベルと導通状態との組み合わせは、回路構成及びスイッチ素子の導電型の組み合わせによって決定することができる。図７において、ハイレベルはＶｏｎと表記し、ローレベルはＶｏｆｆと表記する。
【００３１】
まず、期間Ｔ１について説明する。期間Ｔ１は、放射線の照射の開始を待つ期間である。本実施形態において、期間Ｔ１は、放射線撮像装置１００の電源が投入され、放射線画像の撮像が可能な状態となってから放射線源の曝射スイッチが操作され、放射線の照射が検出されるまでの期間である。期間Ｔ１の間、スイッチ素子１０５及びスイッチ素子１０７に順次Ｖｏｎを印加し、変換素子１０４及び変換素子１０６の個別電極２１１を画像信号線１１０及び検出信号線１１２の電位にリセットする。スイッチ素子１０７は、常にＶｏｎを印加した状態であってもよい。この動作よって、ダーク電流による電荷が変換素子１０４及び変換素子１０６に長時間にわたって蓄積されることが防止される。期間Ｔ１の長さは、撮像手法・条件などにより大きく異なるが、例えば、数ｓｅｃ〜数ｍｉｎでありうる。
【００３２】
次に、期間Ｔ２について説明する。期間Ｔ２は、放射線撮像装置１００に放射線が照射されている期間である。一例として、期間Ｔ２は、放射線の照射の開始が、検出されてから放射線の曝射量が最適線量となるまでの期間である。期間Ｔ２は、放射線撮像装置１００に照射される放射線量をモニタする期間である。期間Ｔ２では、信号ＶｄとしてＶｏｎが印加され、画素１０２のスイッチ素子１０７が断続的に導通状態にされる。信号Ｖｇ１〜Ｖｇｍに常時Ｖｏｆｆが印加されているために、スイッチ素子１０５が非導通状態となる。次いで、検出信号線１１２（Ｄ１〜Ｄ４）において、スイッチ素子１０７のＶｏｎが印加される期間が終了したタイミングで読出部１５１のサンプルホールド回路にてサンプルホールドＳＨを行う。その後、検出信号線１１２の電荷をリセットＲｅｓｅｔする。これらの制御によって、読出部１５１は、変換素子１０６の信号を寄生容量に起因して発生した電荷を抑制しつつ、必要な信号を高い精度で読みだすことができる。次いで、読出部１５１に読み出された放射線撮像装置１００に照射された放射線量が設定値に達した場合、例えば読出部１５１の信号処理部が外部に信号を送り、放射線の照射の制御などを行うことができる。
【００３３】
次に、期間Ｔ３について説明する。期間Ｔ３は、放射線の照射が終了した後、放射線の照射によって画素１０１で生成され蓄積された電荷を信号として読み出す期間である。期間Ｔ３では、信号ＶｄにＶｏｆｆが印加される。また、検出信号線１１２がフローティングになることを防ぐために、検出信号線１１２を固定電位に接続してもよい。また、制御線１０８を走査するために、信号Ｖｇ１〜Ｖｇｍに順次Ｖｏｎ電圧を印加し、画像信号線１１０を介して各画素の変換素子１０４に蓄積された信号を読出部１５１へ転送させる。その後、変換素子１０４からの信号を用いて、放射線画像が形成されうる。
【００３４】
本実施形態において、変換素子１０６は、スイッチ素子１０７を介して検出信号線１１２と接続されるが、これに限られるものではない。例えば、変換素子１０６が、検出信号線１１２に直接接続されていてもよい。この場合、制御線１０９が不要となるため、撮像領域１２１の回路構成が単純化でき、また、制御部１５２での制御の負担が低減できる。また、制御線１０９と、画像信号線１１０及び検出信号線１１２との交差部分が無くなり、画像信号線１１０及び検出信号線１１２が有する配線容量が低減できる。
【００３５】
第２の実施形態
図８、９を参照して、本発明の一部の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図８は、本発明の第２の実施形態における放射線撮像装置８００の回路構成例を示す概略レイアウト図である。図８においても、図１に示した回路構成のうち撮像領域１２１に配された画素１０１、１０２、１０３、検出信号線１１２、制御線１０９、検出部ＲＯＩ、読出部１５１、制御部１５２を示し、図の簡便化のため、画像信号線１１０、制御線１０８は省略している。本実施形態において、上述の第１の実施形態の放射線撮像装置１００と異なり、撮像領域１２１中で途切れ、読出部１５１に接続されない信号線１１２１が存在しない。一方、読出部１５１に接続されるが、検出部ＲＯＩの画素１０２と接続されないダミー信号線１１２２が配されている。また、露光領域ＳｈｏｔＡ及び露光領域ＳｈｏｔＢに形成される各構成の配置が、上述の第１の実施形態の放射線撮像装置１００と異なる。これ以外の点は、放射線撮像装置１００と同じであってもよい。本実施形態においても、列方向に互いに隣接する検出部ＲＯＩの画素１０２は、互いに異なる検出信号線１１２と接続されている。
【００３６】
次に、図８に示した撮像領域１２１の形成方法に関して、図９を用いて説明する。図９（ａ）に示すように、撮像領域１２１は、同じマスクパターン群を用いて露光することによって形成される露光領域ＳｈｏｔＡを複数含む。また、撮像領域１２１は、露光領域ＳｈｏｔＡとは別の、同じマスクパターン群を用いて露光することによって形成される露光領域ＳｈｏｔＢを複数含む。このため、露光領域ＳｈｏｔＡに形成される各構成は、それぞれ互いに同一の構造を有し、同様に露光領域ＳｈｏｔＢに形成される各構成は、それぞれ互いに同一の構造を有する。本実施形態において、露光領域ＳｈｏｔＡが３つ行方向に並ぶことによってそれぞれ構成された露光領域群１１３が、列方向に３つ配される。このため、露光領域群１１３は、それぞれ互いに同一の構造を有する。また、露光領域ＳｈｏｔＢが６領域、それぞれ配される。露光領域ＳｈｏｔＡに形成される各構成には、図９（ｂ）に示すように画素１０１、１０２、１０３、検出信号線１１２の一部を構成する検出部ＲＯＩの画素１０２に接続された検出信号線１１２ａ、制御線１０９が含まれる。また、露光領域ＳｈｏｔＡに形成される構成には、他の露光領域ＳｈｏｔＡの検出信号線１１２ａと接続し検出信号線１１２の一部を構成する、又は、ダミー信号線１１２２の一部を構成する信号線１１２３が含まれる。露光領域ＳｈｏｔＢに形成される各構成には、図９（ｃ）に示すように画素１０１、制御線１０９、信号線１１２３が含まれている。また本実施形態においても、露光領域ＳｈｏｔＢに、画素１０２を含む検出部ＲＯＩは含まれない。図９においても、図の簡便化のため、画像信号線１１０及び制御線１０８は省略している。
【００３７】
本実施形態において、図８に示すように、列方向に延びる検出信号線１１２及びダミー信号線１１２２を行方向に２画素ごとに配する。また、列方向に互いに隣接する露光領域群１１３を、検出信号線１１２及びダミー信号線１１２２を配置する間隔の２倍、図９に示すように、露光領域ＳｈｏｔＢを用いて行方向にシフトして配置する。列方向に互いに隣接する露光領域群１１３の行方向へのシフト量は、検出信号線１１２を配置する間隔の２倍に限定されることはなく、１倍であってもよいし、３倍以上の整数倍であってもよい。これによって、列方向に互いに隣接して配された露光領域群１１３の検出部ＲＯＩのそれぞれの画素１０２は、互いに異なる検出信号線１１２に接続される。また、本実施形態においても、列方向に隣接する露光領域群１１３だけでなく、異なる露光領域群１１３に配された検出部ＲＯＩが、互いに異なる検出信号線１１２と接続されるように配される。この結果、本実施形態においても、画素領域を露光し各画素を形成する際のパターンの繰り返し性を持たせつつ、放射線画像を撮像する際に、放射線撮像装置１００に入射する放射線量を検出する動作の高速化が可能となる。
【００３８】
ここで、本実施形態において、形成された撮像領域１２１には、検出部ＲＯＩの画素１０２と接続されないダミー信号線１１２２（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１４、Ｄ１６、Ｄ１８、Ｄ１９）が存在する。検出信号線１１２が通過する画素１０３において、変換素子１０４と検出信号線１１２はオーバーラップしており、オーバーラップ面積に応じて容量が形成される。放射線照射中に、このオーバーラップ容量を介して、変換素子１０４の個別電極の電位変動によって、検出信号線１１２の電位が変動し、検出部ＲＯＩの画素１０２からの検出信号が変動するクロストークと呼ばれる現象が発生する。検出部ＲＯＩの画素１０２に対して、画素１０３は列方向に多数存在するため、検出信号線１１２に発生するクロストークの成分は検出信号に対し無視できるレベルではない。このクロストークは、例えば変換素子１０４が検出信号線１１２と二次元的にオーバーラップしていない場合であっても、電界の広がりなどの寄生容量が存在するため、完全に回避することは困難である。これは、画素１０２と接続されないダミー信号線１１２２に関しても同様であり、ダミー信号線１１２２が通過する画素１０３において、変換素子１０４とダミー信号線１１２２とで容量を形成し、このため、クロストークが発生する。そこで、検出信号線１１２から得られるクロストーク成分を含んだ検出部ＲＯＩの画素１０２から出力される検出信号を、ダミー信号線１１２２から出力される信号に基づいてクロストークの成分の補正を行ってもよい。具体的には、検出信号線１１２から得られた信号と、ダミー信号線から得られた信号との差分を取れば、クロストークの成分を除去でき、検知部ＲＯＩの画素１０２から出力された検出信号が得られうる。このような補正を行う場合、補正の対象となる検出信号線１１２の近くに配置されたダミー信号線１１２２を用いて補正を行うと、より効果的である。例えば、検出信号線１１２（Ｄ３）から得られた信号を、ダミー信号線１１２２（Ｄ４）から得られた信号を用いて補正してもよい。
【００３９】
本実施形態において、それぞれの露光領域ＳｈｏｔＡ内では、検出信号線１１２及びダミー信号線１１２２が等間隔で配される。また、上述の第１の実施形態とは異なり、露光領域群１１３においても、検出信号線１１２及びダミー信号線１１２２が等間隔に配される。
【００４０】
第３の実施形態
図１０〜１２を参照して、本発明の一部の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図１０は、本発明の第３の実施形態における入射する放射線量を放射線の照射中に検出するための画素１０２１を示す。画素１０２１は、変換素子１０６が、スイッチ素子１０７を介して専用の検出信号線１１２ではなく、画素１０１の変換素子１０４から信号が出力される画像信号線と兼用される検出信号線１１０１に接続される。つまり、放射線画像を撮像するための変換素子１０４と放射線量を検出するための変換素子１０６とで、信号を出力するための信号線を兼用している点が上述の画素１０２と異なる。また、図１２（ｂ）に示すように、本実施形態の放射線撮像装置１１００には、それぞれの露光領域ＳｈｏｔＡに検出部ＲＯＩが２つずつ配される。これ以外の点は、放射線撮像装置１００、８００と同じであってもよい。
【００４１】
図１１は、本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置１１００の回路構成例を示す概略レイアウト図である。図１１においても、回路構成のうち撮像領域１２１に配された画素１０１、１０２１、検出信号線１１０１、制御線１０９、検出部ＲＯＩ、読出部１５１、制御部１５２を示し、図の簡便化のため、画像信号線１１０、制御線１０８は省略している。図１１に示す放射線撮像装置１１００の撮像領域１２１には、３６行４０列の画素が配され、検出部ＲＯＩが１８か所、配されている。また、それぞれの検出部ＲＯＩには、画素１０２１が２つずつ配されている。また、本実施形態においても、列方向に互いに隣接する検出部ＲＯＩの画素１０２１は、互いに異なる検出信号線１１０１と接続されている。
【００４２】
次に、図１１に示した撮像領域１２１の形成方法に関して、図１２を用いて説明する。図１２（ａ）に示すように、撮像領域１２１は、同じマスクパターン群を用いて露光することによって形成される露光領域ＳｈｏｔＡを複数含む。また、撮像領域１２１は、露光領域ＳｈｏｔＡとは別の、同じマスクパターン群を用いて露光することによって形成される露光領域ＳｈｏｔＢを複数含む。このため、露光領域ＳｈｏｔＡに形成される各構成は、それぞれ互いに同一の構造を有し、同様に露光領域ＳｈｏｔＢに形成される各構成は、それぞれ互いに同一の構造を有する。本実施形態において、露光領域ＳｈｏｔＡが３つ行方向に並ぶことによってそれぞれ構成された露光領域群１１３が、列方向に３つ配される。このため、露光領域群１１３は、それぞれ互いに同一の構造を有する。また、露光領域ＳｈｏｔＢが６領域、それぞれ配される。露光領域ＳｈｏｔＡに形成される各構成には、図１２（ｂ）に示すように画素１０１、１０２１、上述のように画像信号線と兼用され、検出信号線１１０１の一部を構成する検出部ＲＯＩの画素１０２１に接続された検出信号線１１０１ａ、制御線１０９が含まれる。また、露光領域ＳｈｏｔＡに形成される構成には、他の露光領域ＳｈｏｔＡの検出信号線１１０１ａと接続し検出信号線１１０１の一部を構成する信号線１１２４が含まれる。露光領域ＳｈｏｔＢに形成される各構成には、図１２（ｃ）に示すように画素１０１、制御線１０９、信号線１１２４が含まれている。また本実施形態においても、露光領域ＳｈｏｔＢに、画素１０２を含む検出部ＲＯＩは含まれない。図１２においても、図の簡便化のため、画像信号線１１０及び制御線１０８は省略している。
【００４３】
本実施形態において、図１１に示すように、列方向に延びる検出信号線１１０１を行方向に２画素ごとに配する。また、列方向に互いに隣接する露光領域群１１３を、検出信号線１１２を配置する間隔と同じだけ、図１２に示すように、露光領域ＳｈｏｔＢを用いて行方向にシフトして配置する。これによって、図１１に示すように、列方向に互いに隣接して配された露光領域群１１３の検出部ＲＯＩのそれぞれの画素１０２は、互いに異なる検出信号線１１２に接続される。また、本実施形態においても、列方向に隣接する露光領域群１１３だけでなく、異なる露光領域群１１３に配された検出部ＲＯＩが、互いに異なる検出信号線１１０１と接続されるように配される。この結果、本実施形態においても、画素領域を露光し各画素を形成する際のパターンの繰り返し性を持たせつつ、放射線画像を撮像する際に、放射線撮像装置１１００に入射する放射線量を検出する動作の高速化が可能となる。
【００４４】
また、本実施形態では、画素１０２１を含む検出部ＲＯＩが、露光領域群１１３の行方向に対して、均等な間隔で配置されている。このような配置とした場合、画素１０２１を含み、繰り返し配置される最小ユニットの配置間隔Ｗは、露光領域ＳｈｏｔＡの行方向の幅をＷａとすると、Ｗａ＝２Ｗとなる。それぞれの露光領域ＳｈｏｔＡにＮ個の最小ユニットを繰り返し配置する場合、Ｗａ＝Ｎ×Ｗであればよい。つまり、画素１０２１を含み、かつ、繰り返し配置される最小ユニットの配置間隔Ｗは、露光領域ＳｈｏｔＡの幅Ｗａの整数分の１になる。露光領域ＳｈｏｔＡの入射する放射線量を検出するための画素１０２又は画素１０２１の配置が、行方向に均等でない場合については後述する。
【００４５】
本実施形態において、それぞれの露光領域ＳｈｏｔＡ内では、検出信号線１１０１が等間隔で配される。また、露光領域群１１３においても、検出信号線１１０１が等間隔に配される。
【００４６】
第４の実施形態
図１３〜１５を参照して、本発明の一部の実施形態による放射線撮像装置について説明する。図１３は、本発明の第４の実施形態における入射する放射線量を放射線の照射中に検出するための画素１０２２を示す。画素１０２２は、入射する放射線量を検出するための変換素子１０６とスイッチ素子１０７とを含み、放射線画像を撮像するための変換素子１０４とスイッチ素子１０５とを含まない点が、上述の画素１０２、１０２１と異なる。画素１０２、１０２１と比較して、変換素子１０６の面積を大きくできるため、出力される信号量が多くなり、入射する放射線量が少ない場合でも放射線量の検出の正確性が向上しうる。画素１０２２には、放射線画像を撮像するための変換素子１０４がないため、撮像領域１２１で得られる放射線画像に画素の欠陥を生じるが、例えば、画素１０２２に隣接又は近接する画素１０１、１０３から出力される信号を用いて放射線画像を修正すればよい。また、図１５（ｂ）に示すように、本実施形態の放射線撮像装置１４００には、上述の放射線撮像装置１１００と同様に、それぞれの露光領域ＳｈｏｔＡに検出部ＲＯＩが２つずつ配される。これ以外の点は、放射線撮像装置１００、８００、１１００と同様の構成であってもよい。
【００４７】
図１４は、本発明の第４の実施形態における放射線撮像装置１４００の回路構成例を示す概略レイアウト図である。図１４においても、回路構成のうち撮像領域１２１に配された各構成のうち画素１０１、１０２、１０３、検出信号線１１２、ダミー信号線１１２２、制御線１０９、検出部ＲＯＩ、読出部１５１、制御部１５２を示す。また、図の簡便化のため、画像信号線１１０、制御線１０８は省略している。本実施形態においても、列方向に互いに隣接する検出部ＲＯＩの画素１０２は、互いに異なる検出信号線１１２と接続されている。図１４に示す放射線撮像装置１４００の撮像領域１２１には、４８行３８列の画素が配され、検出部ＲＯＩが２４か所、配されている。また、それぞれの検出部ＲＯＩには、画素１０２２が２つずつ配されている。また、本実施形態においても、列方向に互いに隣接する検出部ＲＯＩの画素１０２は、互いに異なる検出信号線１１２と接続される。
【００４８】
次に、図１４に示した撮像領域１２１の形成方法に関して、図１５を用いて説明する。図１５（ａ）に示すように、撮像領域１２１は、同じマスクパターン群を用いて露光することによって形成される露光領域ＳｈｏｔＡを複数含む。また、撮像領域１２１は、露光領域ＳｈｏｔＡとは別の、同じマスクパターン群を用いて露光することによって形成される露光領域ＳｈｏｔＢを複数含む。このため、露光領域ＳｈｏｔＡに形成される各構成は、それぞれ互いに同一の構造を有し、同様に露光領域ＳｈｏｔＢに形成される各構成は、それぞれ互いに同一の構造を有する。本実施形態において、露光領域ＳｈｏｔＡが３つ行方向に並ぶことによってそれぞれ構成された露光領域群１１３が、列方向に４つ配される。このため、露光領域群１１３は、それぞれ互いに同一の構造を有する。また、露光領域ＳｈｏｔＢが４領域、それぞれ配される。露光領域ＳｈｏｔＡに形成される各構成には、図１４（ｂ）に示すように画素１０１、１０２、１０３、検出信号線１１２の一部を構成する検出部ＲＯＩの画素１０２２に接続された検出信号線１１２ａ、制御線１０９が含まれる。また、露光領域ＳｈｏｔＡに形成される構成には、他の露光領域ＳｈｏｔＡの検出信号線１１２ａと接続し検出信号線１１２の一部を構成する、又は、ダミー信号線１１２２の一部を構成する信号線１１２３が含まれる。露光領域ＳｈｏｔＢに形成される各構成には、図１５（ｃ）に示すように画素１０１、制御線１０９、信号線１１２３が含まれている。また、露光領域ＳｈｏｔＢに、画素１０２を含む検出部ＲＯＩは含まれない。図１５においても、図の簡便化のため、画像信号線１１０及び制御線１０８は省略している。
【００４９】
本実施形態において、図１４に示すように、列方向に延びる検出信号線１１２及びダミー信号線１１２２を行方向に２画素ごとに配する。また、列方向に互いに隣接する露光領域群１１３を、検出信号線１１２及びダミー信号線を配置する間隔と同じだけ、図１５に示すように、露光領域ＳｈｏｔＢを用いて行方向にシフトして配置する。これによって、列方向に互いに隣接して配された露光領域群１１３の検出部ＲＯＩのそれぞれの画素１０２は、互いに異なる検出信号線１１２に接続される。また、本実施形態において、列方向に４つ並んだ露光領域群１１３のうち１番上及び上から３番目に配された露光領域群１１３、上から２番目及び１番下に配された露光領域群１１３において、検出部ＲＯＩの画素１０２が同一の検出信号線１１２に接続されている。このため、１番上及び上から２番目に配された露光領域群１１３を制御する制御線１０９と、上から３番目及び１番下に配された露光領域群１１３を制御する制御線１０９とに同時に信号Ｖｄを与えた場合、異なる検出部ＲＯＩの信号が混ざってしまう。このため、図１５（ａ）に示すように、上側に配された露光領域群１１３を制御する制御線１０９に対する信号Ｖｄ１と、下側に配された露光領域群１１３を制御する制御線１０９に対する信号Ｖｄ２とに、順次ＯＮ電圧を印加し、それぞれ信号の読出を行う。上述の各実施形態と比較すると駆動スピードは落ちるものの、本実施形態においても、同時に複数の検出部ＲＯＩの信号を読み出すことが可能になる。この結果、本実施形態においても、画素領域を露光し各画素を形成する際のパターンの繰り返し性を持たせつつ、放射線画像を撮像する際に、放射線撮像装置１４００に入射する放射線量を検出する動作の高速化が可能となる。
【００５０】
また、本実施形態では、画素１０２を含む検出部ＲＯＩが、露光領域群１１３の行方向に対して、不均等な間隔で配置されている。このような配置をした場合、画素１０２を含み、繰り返し配置される最小ユニットの配置間隔Ｗは、ＳｈｏｔＡの幅をＷａとすると、
Ｗａ＝Ｗとなる。つまり、画素１０２を含み、且つ繰り返し配置される最小ユニットの配置間隔Ｗは、ＳｈｏｔＡの幅Ｗａと等しくなる。
【００５１】
また、本実施形態では、変換素子１０６がスイッチ素子１０７を介して検出信号線１１２と接続される例を示したが、これに限られるものではない。例えば、変換素子１０６が直接、検出信号線１１２と接続される構成であってもよい。
【００５２】
本実施形態において、それぞれの露光領域ＳｈｏｔＡ内では、検出信号線１１２及びダミー信号線１１２２が等間隔で配される。また、露光領域群１１３においても、検出信号線１１２及びダミー信号線１１２２が等間隔に配される。
【００５３】
以上、本発明に係る実施形態を４形態示したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、上述した各実施形態は適宜変更、組み合わせが可能である。
【００５４】
以下、図１６を参照しながら本発明の放射線撮像装置が組み込まれた放射線撮像システムを例示的に説明する。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、本発明の放射線撮像装置６０４０に入射する。放射線撮像装置６０４０は上述の放射線撮像装置１００、８００、１１００、１４００の何れであってもよい。この入射したＸ線に患者又は被験者６０６１の体内部の情報が含まれる。放射線撮像装置６０４０において、Ｘ線６０６０の入射に対応してシンチレータが発光し、これが光電変換素子で光電変換され、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され信号処理部としてのイメージプロセッサ６０７０によって画像処理され、制御室の表示部としてのディスプレイ６０８０で観察できる。また、この情報は、電話、ＬＡＮ、インターネットなどのネットワーク６０９０などの伝送処理部によって遠隔地へ転送できる。これによって別の場所のドクタールームなどの表示部であるディスプレイ６０８１に表示し、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この情報は、光ディスクなどの記録媒体に記録することができ、またフィルムプロセッサ６１００によって記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。
【符号の説明】
【００５５】
１００、８００、１１００、１４００：放射線撮像装置、１０１、１０２、１０３、１０２１、１０２２：画素、１２１：撮像領域、１１２、１１０１：検出信号線、ＲＯＩ：検出部
【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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