(57)【要約】【課題】簡便かつ効果的にラインノイズを補正することができる放射線撮像装置を提供することを課題とする。【解決手段】放射線を電荷に変換するための変換素子（２０２）と前記電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子（２０１）とを有する画素が行列状に複数配列された画素領域を有する変換部と、行単位で前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部（１０８）と、前記画素領域外に設けられた容量素子（３０１）と、前記読み出し回路部によって並列に読み出された画素からの電気信号と前記容量素子からの信号とを用いて補正処理する補正部とを有する放射線撮像装置が提供される。【選択図】図１
2009141439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配列された画素領域を有する変換部と、
行単位で前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、
前記画素領域外に設けられた容量素子と、
前記読み出し回路部によって並列に読み出された画素からの電気信号と前記容量素子からの信号とを用いて補正処理する補正部と
を有することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
前記読み出し回路部は、前記容量素子からの信号を前記画素からの電気信号と並列に読み出す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】
前記変換部は、列方向の複数の前記スイッチ素子と前記読み出し回路部に接続された信号配線を更に有し、
前記読み出し回路部は、複数の前記信号配線毎に設けられた第１の演算増幅器と、前記容量素子に電気的に接続された第２の演算増幅器と、前記第１及び第２の演算増幅器と電気的に接続されたサンプルホールド回路部と、前記サンプルホールド回路部からの並列信号を直列信号に変換するマルチプレクサとを有し、
前記補正部は、少なくとも前記サンプルホールド回路部の後段に設けられることを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
【請求項４】
前記容量素子は２つの電極を有し、一方の電極は前記第２の演算増幅器に接続され、他方の電極は前記第１の演算増幅器に基準電圧を与えるための基準電源又は前記画素にバイアスを与えるためのバイアス電源に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
【請求項５】
前記読み出し回路部の後段に設けられ、アナログの直列信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を更に有し、
前記補正部は、前記Ａ／Ｄ変換器の後段に設けられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項６】
前記読み出し回路部は複数設けられ、
前記容量素子は前記読み出し回路部にそれぞれ設けられてい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】
前記スイッチ素子を導通するための導通電圧を有する駆動信号を前記スイッチ素子に出力するための駆動回路部を更に有し、
前記変換部は、行方向の前記複数のスイッチ素子と前記駆動回路部に接続された駆動配線を更に有することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項８】
前記変換素子は、
放射線を光に変換する波長変換体と、
前記変換された光を電荷に変換する光電変換素子とを有す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】
前記スイッチ素子は、絶縁性基板上に設けられた薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
【請求項１０】
放射線を電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配列された画素領域を有する変換部と、
行単位で前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、
前記画素領域外に設けられた容量素子とを有する放射線撮像装置の駆動方法であって、
前記読み出し回路部によって並列に読み出された画素からの電気信号と前記容量素子からの信号とを用いて補正処理する補正ステップを有することを特徴とする放射線撮像装置の駆動方法。
【請求項１１】
放射線を電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配列された画素領域を有する変換部と、
行単位で前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、
前記画素領域外に設けられた容量素子とを有する放射線撮像装置のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記読み出し回路部によって並列に読み出された画素からの電気信号と前記容量素子からの信号とを用いて補正処理する補正ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮像装置、その駆動方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体技術の進歩により、光を電気信号へ変換する光電変換素子等の変換素子をガラス等の絶縁性基板上に形成したセンサーアレイを用いたデジタル放射線撮像装置が実用化され普及している。
【０００３】
放射線撮像装置に用いられるセンサーアレイ（変換部）は、入射したＸ線などの放射線を電荷に変換する変換素子と変換された電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子を有する画素が行列状に複数配列された画素領域を有している。変換素子としては、例えば放射線を光に変換する波長変換体と光を電荷に変換する光電変換素子とを用いたものや、放射線を直接電荷に変換する素子が用いられる。また、スイッチ素子としては、アモルファスシリコンやポリシリコンを用いた薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと示す）やダイオード等が用いられている。また、複数の画素の変換素子には、変換素子が放射線又は光を電荷に変換することが可能な状態にするためのバイアスを与えるためのバイアス配線が共通に接続されている。そして画素の電気信号は、行方向の複数の画素のスイッチ素子に共通に接続された駆動配線に駆動回路部から駆動信号が与えられて行単位でスイッチ素子が導通することにより、行単位で出力される。駆動回路部にはシフトレジスタが好適に用いられており、列方向に配置された複数の駆動配線に順次駆動信号を供給する。行方向の複数の画素から出力された電気信号は、列方向の複数の画素のスイッチ素子に共通に接続された信号配線を介して、読み出し回路部に並列に読み出される。読み出し回路部には、行方向に配置された複数の信号配線毎に、読み出された電気信号を増幅するための演算増幅器と、演算増幅器からの信号を一時的に保持するためのサンプルホールド回路が少なくとも備えられている。また読み出し回路部には、サンプルホールド回路まで並列に読み出された信号を直列信号に変換して読み出すマルチプレクサが設けられており、センサーアレイから読み出された行単位の並列信号が順次読み出されて直列信号に変換される。読み出し回路から読み出されたアナログの直列信号はアナログデジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器と記す）によってデジタル信号に変換される。全ての行の画素から行単位でアナログ信号を読み出してデジタル信号に変換することにより、放射線撮像装置から１画像（フレーム）分のデジタル画像データが取得できる。
【０００４】
上述の放射線撮像装置では、行単位で信号の読み出しを行う。そのために、例えば駆動回路部が行単位でスイッチ素子を導通するタイミングや、信号配線毎に設けられた複数のサンプルホールド回路にセンサーアレイから並列に読み出された電気信号を保持するタイミングで、ノイズが混入する場合がある。このノイズは、装置外部からの電磁ノイズや、電源からセンサーアレイや駆動回路部、読み出し回路部に供給される動作電圧や基準電圧の揺らぎなどに起因するものであると考えられる。このノイズが取得された画像データに横スジ状（行方向）のアーチファクト（以下ラインノイズと記す）が発生するという課題がある。
【０００５】
このラインノイズは、画像データ中にランダムに現れるノイズ成分（以下ランダムノイズと記す）に比べて診断者に認知されやすく、画質を決定する大きな要素である。
【０００６】
下記の特許文献１では、Ｘ線画像の暗部の出力を利用してラインノイズを検出、さらに補正する手段を設けることでラインノイズを除去し画質を向上させている。
【０００７】
また、下記の特許文献２では、信号配線を介して発生するラインノイズを低減するために、信号配線と平行に配線を用意し、用意した配線に発生するノイズと信号配線に発生するノイズを差動し読み出すことでラインノイズを補正している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−０３３３３８号公報
【特許文献２】特開２００６−１０１３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のような補正処理では、センサーアレイの暗部出力を使うため、補正時に画素の暗電流によるノイズや熱雑音、欠陥等による固定パターンノイズの影響を受ける。その対策として、複数のラインの加算平均を行っているが、用いられる暗部の量が撮影によって一定ではない為、画素の暗電流によるノイズや熱雑音、欠陥等による固定パターンノイズの影響を小さくする度合いが異なり撮影によって画質が異なる恐れがある。特に画素毎にスイッチ素子を有する形態では、スイッチ素子はその構成や形成工程が複雑であり、スイッチ素子の特性にばらつきが生じたり欠陥などが発生したりすることがあるため、固定パターンノイズの影響がより顕著になる恐れがある。
【００１０】
さらに、特許文献１を採用すると、画像データの取得に必要な画素に加えて暗部の撮影を行うための画素が別途必要となり、更に精度良く補正するためにはより多くの暗部の撮影を行うための画素が必要となる。そのためセンサーアレイの画素領域の面積を大きくした撮像装置を使用することが必要となり、装置の小型化を阻害してしまう。
【００１１】
さらに、画像から暗部領域を判断する処理、暗部領域のラインノイズ量を画像中から判断する処理、ラインノイズを補正する処理等、複数の処理を動画像のように高速で画像を処理しなければならない。その場合、画像取得から画像表示までの遅延を増大し、手術時の作業性を低下させる要因となる。また、その処理を短時間で行うためにはそれ相応の処理手段が必要となり、システムが高価になる問題がある。
【００１２】
また、特許文献２では、ラインノイズの発生要因となる信号配線と信号配線に容量結合する配線との構成をまったく同じにした配線を別に設けることでラインノイズの補正を行う。このような方法であると、別に設けられた配線の分だけ変換素子の開口率が低下し、変換素子の感度の低下、ひいてはシステム全体のＳＮＲ（シグナルノイズ比）を下げてしまう。また、上記の構造であると別に設けられた配線と駆動配線が交差するため、駆動配線の配線容量が増大する。そのため駆動信号に大きななまりが生じ、動画撮影のようなセンサーアレイの高速動作が困難になる。また、駆動回路部の近くにある画素のスイッチ素子の導通時間と駆動回路部から遠い位置にある画素のスイッチ素子の導通時間が変わる恐れがあり、それにより取得された画像に行方向のオフセットが発生する恐れがある。
【００１３】
本発明は、上述の課題を解決して、画質を低下させることなく高速駆動動作が可能で、簡便にラインノイズを補正することができる放射線撮像装置、その駆動方法及びプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の放射線撮像装置は、放射線を電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配列された画素領域を有する変換部と、行単位で前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、前記画素領域外に設けられた容量素子と、前記読み出し回路部によって並列に読み出された画素からの電気信号と前記容量素子からの信号とを用いて補正処理する補正部とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の放射線撮像装置の駆動方法は、放射線を電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配列された画素領域を有する変換部と、行単位で前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、前記画素領域外に設けられた容量素子とを有する放射線撮像装置の駆動方法であって、前記読み出し回路部によって並列に読み出された画素からの電気信号と前記容量素子からの信号とを用いて補正処理する補正ステップを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明のプログラムは、放射線を電荷に変換するための変換素子と前記電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子とを有する画素が行列状に複数配列された画素領域を有する変換部と、行単位で前記画素からの電気信号を読み出すための読み出し回路部と、前記画素領域外に設けられた容量素子とを有する放射線撮像装置のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記読み出し回路部によって並列に読み出された画素からの電気信号と前記容量素子からの信号とを用いて補正処理する補正ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１７】
容量素子からの信号はラインノイズ成分を持つので、画素の信号と並列に取得される容量素子からの信号を用いて補正処理することにより、画像中のラインノイズを簡便かつ適切に取り除くことができる。また、画素領域外の容量素子を用いるため、画素の暗部出力を用いるのとは異なり、画素の暗電流によるノイズや、熱雑音、欠陥等の固定パターンノイズの影響を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１の実施形態）
まず、図７を用いて本発明の放射線撮像装置を使用した放射線撮像システムを説明する。図７は、本発明の放射線撮像装置を使用した放射線撮像システムの概略構成図である。なお、本願発明においては、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、放射線に含まれるものとする。本実施形態では放射線としてＸ線を使用したＸ線撮像装置を用いて説明を行う。
【００１９】
代表的なデジタル放射線撮像システムの構成を図７に示す。Ｘ線源１０１で放射されたＸ線は被写体１１３で一部が吸収され、被写体１１３を透過したＸ線はＸ線撮像装置１１１に照射される。Ｘ線撮像装置１１１は、センサーアレイ１１０で照射されたＸ線を電気信号に変換し、駆動回路部１１２によって駆動されて行単位で読み出し回路部１０８に電気信号を出力する。読み出し回路部１０８に読み出された電気信号は読み出し回路部１０８に内包された演算増幅器で増幅された後、システム回路部１０７に内包されたＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号はシステム回路部１０７から処理回路部１０６に伝送される。伝送されたデジタル信号は処理回路部１０６もしくは制御ＰＣ１０３で画像処理がなされ、モニタ１０５への表示やメモリへの保存がなされる。また、制御ＰＣ１０３は、Ｘ線撮像装置１１１に内包される読み出し回路部１０８、駆動回路部１１２、及びセンサーアレイ１１０を制御するために、処理回路部１０６に制御信号を送信する。そして処理回路部１０６は制御信号に基づいてシステム回路部１０７や読み出し回路部１０８、駆動回路部１１２の制御を行う。また電源ユニット１０９から制御ＰＣ１０３、処理回路部１０６を介してＸ線撮像装置１１１のセンサーアレイ１１０、駆動回路部１１２、読み出し回路部１０８及びシステム回路部１０６に動作電圧や基準電圧が供給される。また制御ＰＣ１０３はＸ線制御装置１０２を介してＸ線源からのＸ線の放射の制御を行う。制御ＰＣ１０３には制御卓１０４から様々な情報が入力され、その情報に基づいて制御ＰＣ１０３は様々な制御を行う。
【００２０】
次に図１を用いて本発明の第１の実施形態の放射線撮像装置の回路構成を説明する。図１は、本実施形態の放射線撮像装置の概略等価回路図であり、図７のＸ線撮像装置１１１に対応する。
【００２１】
センサーアレイは、放射線を電荷に変換するための変換素子２０２と変換された電荷に基づく電気信号を出力するためのスイッチ素子２０１とを有する画素が行列状に複数配列された画素領域２１１を有するものである。本実施形態においては、変換素子２０２として放射線を光に変換する波長変換体と光を電荷に変換する光電変換素子とを用いている。また、スイッチ素子２０１としてアモルファスシリコンのＴＦＴを用いている。駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３は、行方向の複数の画素のスイッチ素子に共通に接続され、列方向に複数配置されている。また、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３は、列方向の複数の画素のスイッチ素子に共通に接続され、行方向に複数配置されている。そして各画素の変換素子２０２には、変換素子２０２が放射線又は光を電荷に変換することが可能な状態にするためのバイアスを与えるためのバイアス配線が共通に接続されている。これらを有して、センサーアレイ（変換部）が構成されている。センサーアレイは、ガラスなどの絶縁性基板上にアモルファスシリコンプロセスを用いてスイッチ素子２０１や変換素子２０２が形成されている。
【００２２】
駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３には、スイッチ素子２０１を導通するための導通電圧を有する駆動信号をスイッチ素子２０１に出力するための駆動回路部１１２が接続されている。駆動回路部１１２は、入力されたパルス（ＤＣＬＫ、ＯＥ、ＤＩＯ）に応じて、入力された二つの電源の電圧（導通電圧、非導通電圧）値からなる駆動信号を出力する。駆動回路部１１２は列方向に配置された複数の駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３に順次駆動信号を供給することにより、スイッチ素子２０１によって行単位で画素から電気信号を信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に出力させる。信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３には、行単位で画素からの電気信号を並列に読み出すための読み出し回路部１０８が接続されている。バイアス配線には、変換素子２０２が放射線又は光を電荷に変換することが可能な状態にするためのバイアス（Ｖｓ）を与えるためのセンサー電源２０３が電気的に接続されている。センサー電源２０３は、変換素子２０２の構造や変換方法によって使用する電圧値の大きさや極性、電源の数などが異なり、変換素子２０２が十分なＳ／Ｎが得られるように適宜選択される。
【００２３】
読み出し回路部１０８には、信号配線毎に積分型の演算増幅器２０５が一対一で電気的に接続されている。積分型の演算増幅器２０５はアンプのフィードバック部に接続されているコンデンサー数及び容量を変えることで増幅率を変えることができる。また、演算増幅器２０５には基準電源（ＶＲＥＦ）２０６が電気的に接続され、基準電源から基準電圧が供給されている。演算増幅器２０５は、この基準電圧を基準として積分した電荷量に比例した電圧を出力する。さらに積分型の演算増幅器２０５の後段には、演算増幅器２０５からの信号を増幅する増幅率が変更可能な増幅器が信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３毎に設けられた可変ゲインアンプ部２０４が接続されている。また可変ゲインアンプ部２０４の後段には、出力された信号を一時的に保持するサンプルホールド回路が信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３毎に設けられたサンプルホールド回路部２０７が接続される。
【００２４】
可変ゲインアンプ部２０４に用いられる増幅器は、演算増幅器２０５と同じ回路構成のものであって、演算増幅器２０５と同様にフィードバックのコンデンサー数及び容量を変えることで増幅率を変えることができる。さらに、演算増幅器２０５及び可変ゲインアンプ部２０４のリセットタイミングをずらすことで相関２重サンプリングを行い、演算増幅器２０５で発生するノイズをキャンセルできる。サンプルホールド回路部２０７は、図示していないが、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３毎に転送スイッチと保持容量の組を有しており、複数の組が集合してサンプルホールド回路部２０７を構成している。
【００２５】
演算増幅器２０５と、可変ゲインアンプ部２０４の増幅器と、サンプルホールド回路部２０７の転送スイッチ及び保持容量と、を含む１組は、1つの信号配線に対応して設けられている。ここで、本明細書において、信号配線に接続される演算増幅器２０５と、可変ゲインアンプ部２０４の増幅器と、サンプルホールド回路部２０７の転送スイッチ及び保持容量と、を含む１組をチャネル（第１の読み出し回路）と呼ぶ。また、センサーアレイからの信号を読み出すチャネルに設けられている演算増幅器２０５を第１の演算増幅器と呼ぶ。そして読み出し回路部１０８は、複数のチャネルを介して画素から行単位で並列に読み出された信号を直列信号に変換して読み出すマルチプレクサ２０８が設けられている。このような構成により読み出し回路部１０８はセンサーアレイから読み出された行単位の並列信号を順次読み出されて直列信号に変換する。
【００２６】
ここで、本実施形態では、画素がマトリクス状に複数配置されたセンサーアレイの画素領域２１１からの信号を読み出すチャネルとは別に、ラインノイズ補正用の信号を読み出すために補正用チャネル（第２の読み出し回路）を設けている。そしてこの補正用チャネルには、画素領域外（画素領域２１１の外部領域）に設けられたラインノイズ補正用の信号を取得するための容量素子（補正用素子）３０１が接続されている。
【００２７】
ラインノイズ補正用の容量素子３０１は、図１には図示していないが、ガラス基板等の絶縁性基板上でセンサーアレイの画素領域２１１外に形成してもよい。その際には、スイッチ素子２０１に絶縁層として用いられるアモルファスシリコン窒化膜や電極として用いられるアルミ等と同じ層から形成してもよい。また、変換素子２０２に用いられる層と同じ層から形成してもよい。また、容量素子３０１は読み出し回路部１０８を構成する結晶半導体チップ内に他の演算増幅器２０５やサンプルホールド回路部２０７の保持容量などに絶縁層として用いられるシリコン酸化膜や配線として用いられるアルミ等と同じ層から形成してもよい。
【００２８】
容量素子３０１の一方の電極は、図１に示すように補正用チャネルに用いられる演算増幅器２０５の入力に電気的に接続されている。そして、容量素子３０１の他方の電極は、演算増幅器２０５に基準電圧（グランド）を与える基準電源に電気的に接続される。ここで、本明細書において、補正用チャネルに用いられる演算増幅器２０５を第２の演算増幅器と呼ぶ。
【００２９】
このような構成により、ラインノイズの主因の一つである演算増幅器２０５に基準電圧を与える基準電源２０６及び基準電位（グランド）の変動が、ラインノイズ補正用の容量素子３０１で検出される。そして容量素子３０１に接続されている補正用チャネルの演算増幅器２０５に入力され、他のチャネルがセンサーアレイからの電気信号を読み取る際に同時に読み取られることにより、ラインノイズの主因となる基準電源及び基準電圧の変動が取得される。
【００３０】
基準電源２０６及び基準電圧の変動は、補正用チャネルの演算増幅器２０５のフィードバック容量Ｃｆと容量素子３０１の容量Ｃｃｏｒの比、すなわちＣｃｏｒ／Ｃｆで増幅される。よって、ラインノイズ補正用の容量素子３０１の容量値は、センサーアレイの信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の寄生容量と同じかそれ以上に設定することが望ましい。
【００３１】
また、この容量素子３０１の他方の電極に与えられる電圧は、上述した演算増幅器２０５に接続される基準電源２０６から供給されるものに限定されるものではない。例えば、図４に示すようにセンサー電源２０３に電気的に接続されていてもよい。センサー電源２０３は画素を介して信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３と容量結合しており、センサー電源２０３の変動は信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を介してセンサーアレイに接続される全チャネルに入力される。そのため、センサー電源２０３から供給されるバイアスの変動もラインノイズを引き起こす。図４に示すように、容量素子３０１を介してセンサー電源２０３と補正用チャネルの演算増幅器２０５の入力を結合することによって、センサー電源２０３から供給されるバイアスの変動を、画像を取り込むのと同時に取り込むことができる。図４における容量素子３０１の容量値は、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３とバイアス配線との容量結合量と同じかそれ以上が望ましい。
【００３２】
図５は、図４と同様に、センサー電源６０２を容量素子３０１の他方の電極に接続する構成であるが、図４と異なる点は複数のセンサー電源６０１及び６０２で構成される点である。このようなセンサー電源の構成である場合、容量素子３０１の他方の電極には、後述する蓄積動作時に変換素子２０２に電圧を供給しているセンサー電源６０２を接続することが望ましい。
【００３３】
サンプルホールド回路部２０７の後段には、サンプルホールド回路部２０の保持容量に蓄積された電気信号を時系列的に順次読み出すためのマルチプレクサ２０８が設けられている。マルチプレクサ２０８から読み出されたアナログ直列信号は、バッファアンプ２０９を介してＡ／Ｄ変換器２１０に順次転送される。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換器２１０はバッファアンプ２０９から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器２１０から出力されたデジタル信号はフレームメモリ２１２に画像データとして保存される。以上により放射線撮像装置から１画像（フレーム）分のデジタル画像データを取得できる。
【００３５】
なお、本実施形態の変換素子２０２には、感知可能な波長帯域の光を電荷に変換する光電変換素子と、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波長変換体とを組み合わせた間接型の変換素子が用いられている。しかしながら本発明は間接型の変換素子に限定されるものではなく、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。間接型の変換素子としては、ＭＩＳ(Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ)型の光電変換素子やＰＩＮ型の光電変換素子が好適に用いられる。直接型の変換素子としては、アモルファスセレン、ＧａＡｓ、ＨｇＩ2、ＰｂＩ2、ＣｄＴｅ及び、ＺｎＳのいずれか１つを主成分とする材料を用いる。
【００３６】
図６（ａ）に本発明の放射線撮像装置の変換素子に好適に用いられるＭＩＳ型の光電変換素子を用いた画素の模式的断面図を示す。図６（ａ）に示すように、スイッチ素子２０１として用いられるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）は、ガラス基板等の絶縁性基板８０１上に形成される。駆動配線及びゲート電極８２０は、アルミニウム又はアルミニウムを含んだ合金を用いて形成される。ゲート絶縁膜８０２は、アモルファスシリコン窒化膜で形成される。ＴＦＴのチャネルとなる半導体層８０３は、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。不純物半導体層８０４は、Ｎ型の不純物がドーピングされたアモルファスシリコンによって形成されており、半導体層８０３と後述するソース電極層８０５、ドレイン電極層８０６とのオーミックコンタクトをとるための層である。ソース電極層８０５及びドレイン電極８０６は、同じ導電層から形成され、アルミニウム又はアルミニウムの合金などの金属によって形成される。
【００３７】
ＭＩＳ型の光電変換素子８１６の下部電極（第１の電極）８０７は、絶縁性基板８０１上に設けられたクロム、アルミニウム又はアルミニウムの合金などの金属によって形成される。ＭＩＳ型の光電変換素子８１６の絶縁層となる絶縁層８０８は、アモルファスシリコン窒化膜からなる。可視光を電気信号へ変換するための光電変換層となる半導体層８０９は、水素化アモルファスシリコンによって形成される。不純物半導体層８１０は、Ｎ型の不純物がドーピングされたアモルファスシリコンによって形成されており、半導体層８０９と後述する上部電極８１１とのオーミックコンタクトを取るためのものである。また、不純物半導体層８１０はバイアス配線８１８から正孔が注入されることをブロックする機能を有する。上部電極（第２の電極）８１１は、ＭＩＳ型の光電変換素子８１６にバイアスを供給するためのものであり、ＩＴＯ等の透明な導電層からなる。バイアス配線８１８は、アルミニウムやクロムでなどの周知の配線材料に用いられる金属材料で形成される。
【００３８】
保護層８１２は、光電変換素子８１６とＴＦＴ２０１を外気の水分や蛍光体８１４からの異物から保護するための層であり、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の無機の絶縁層によって形成される。防湿保護層８１３は、蛍光体８１４とセンサーアレイを外気の水分から保護するためのものであり、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の無機の絶縁層やポリイミド等の有機の絶縁層から形成される。放射線を可視光に変換する波長変換体である蛍光体８１４は、例えば、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3等のガドリニウム系の材料やＣｓＩ（ヨウ化セシウム）等の材料が用いられる。蛍光体保護層８１５は、蛍光体８１４を外気の水分や外部からの衝撃から保護するための層である。
【００３９】
図６（ｂ）に本発明の放射線撮像装置の変換素子に好適に用いられるＰＩＮ型の光電変換素子を用いた画素の模式的断面図を示す。スイッチ素子２０１として用いられるＴＦＴは、ガラス基板等の絶縁性基板９０１上に形成される。駆動配線及びゲート電極９０２は、アルミニウム又はアルミニウムを含んだ合金を用いて形成される。ゲート絶縁膜９０３は、アモルファスシリコン窒化膜で形成される。ＴＦＴのチャネルとなる半導体層９０４は、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。不純物半導体層９０５は、Ｎ型の不純物がドーピングされたアモルファスシリコンによって形成されており、半導体層９０４と後述するソース電極層９０６、ドレイン電極層９０７とのオーミックコンタクトをとるための層である。ソース電極層９０６及びドレイン電極９０７は、同じ導電層から形成され、アルミニウム又はアルミニウムの合金などの金属によって形成される。
【００４０】
ＰＩＮ型の光電変換素子９１９の下部電極（第１の電極）９０９は、絶縁性基板９０１上に設けられたアルミニウムやアルミニウムを含む合金などの金属によって形成される。第１の不純物半導体層９１０は、Ｎ型（第１の導電型）の不純物がドーピングされたアモルファスシリコンによって形成されており、下部電極９０９から半導体層９１１へ正孔が注入されるのを防ぐ。可視光を電気信号へ変換するための光電変換層となる半導体層９１１は、水素化アモルファスシリコンによって形成される。第２の不純物半導体層９１２は、Ｎ型（第１の導電型）とは逆の導電型であるＰ型（第２の導電型）の不純物がドーピングされたアモルファスシリコンによって形成されている。また第２の不純物半導体層９１２は、半導体層９１１と上部電極９１３とのオーミックコンタクトを取り、かつ、バイアス配線９１４からの電子の注入をブロックする機能を有する。上部電極（第２の電極）９１３は、ＰＩＮ型の光電変換素子９１９にバイアスを供給するためのものであり、ＩＴＯ等の透明な導電層からなる。バイアス配線９１４は、アルミニウムやクロムなどの周知の配線材料に用いられる金属材料で形成される。
【００４１】
保護層９１５は、光電変換素子９１９とＴＦＴ２０１を外気の水分や蛍光体８１４からの異物から保護するための層であり、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の無機の絶縁層によって形成される。防湿保護層９１６は、蛍光体９１７とセンサーアレイを外気の水分から保護するためのものであり、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の無機の絶縁層やポリイミド等の有機の絶縁層から形成される。放射線を可視光に変換する波長変換体である蛍光体９１７は、例えば、ガドリニウム系の材料やＣｓＩ（ヨウ化セシウム）等の材料が用いられる。蛍光体保護層９１８は、蛍光体９１７を外気の水分や外部からの衝撃から保護するための層である。
【００４２】
先にも述べたように、容量素子３０１は、光電変換素子２０２やＴＦＴ２０１と同時に、絶縁性基板上に作成されても良い。その際には容量素子３０１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すゲート絶縁膜やゲート電極、信号配線線を形成する際に同時に形成され、層構成や各膜厚も同様にすることが望ましい。またそれに限らず、読み出し回路部１０８を構成する結晶半導体ＩＣ内に、演算増幅器２０５やサンプルホールド回路部２０７の保持容量などに絶縁層として用いられるシリコン酸化膜や配線として用いられるアルミ等と同じ層から容量素子３０１を形成してもよい。
【００４３】
次に図２を用いて本発明の放射線撮像装置を用いた放射線画像の取得のための駆動方法を説明する。図２は、本発明の放射線撮像装置に用いられるセンサーアレイを駆動し放射線画像を取得するためのタイミングチャートを示す。信号Ｘ−ＲＡＹは、ハイレベルになると、Ｘ線源１０１（図７）がＸ線を曝射する。信号ＲＣは、演算増幅器２０５のフィードバック容量及び信号配線をリセットするための制御信号であり、演算増幅器２０５のリセットスイッチに入力される。信号ＤＲＣは、可変ゲインアンプ部２０４に入力される制御信号である。信号ＭＵＸは、マルチプレクサ２０８に入力され、マルチプレックスの動作タイミングを規定するための制御信号である。信号ＤＣＬＫ、ＤＩＯ及びＯＥは、駆動回路部１１２に入力される駆動回路１１２の動作タイミングを規定するための制御信号である。信号ＳＨは、サンプルホールド回路部２０７に入力され、サンプルホールドのタイミングを規定するための制御信号である。これらの制御信号は、図７の処理回路部１０６やシステム回路部１０７から与えられるものである。信号Ｖｏｕｔは、図１のバッファアンプ２０９からの出力信号である。
【００４４】
まず、変換素子２０２に必要なバイアス（Ｖｓ）をセンサー電源２０３から供給し、かつ、スイッチ素子２０１を非導通状態にする。このようなセンサーアレイの動作を蓄積動作Ｗａｉｔと呼ぶ。センサーアレイが蓄積動作Ｗａｉｔを行っている間、信号Ｘ−ＲＡＹによりＸ線を曝射することによって、変換素子２０２に被写体を透過したＸ線の情報に基づく電荷が蓄積される。
【００４５】
次に、変換素子２０２に蓄積された電荷に基づく電気信号を読み出し回路部１０８に読み出す。この読み出し動作をＲｅａｄと呼ぶ。１行目の読み出し動作Ｒｅａｄ−ｒｏｗ１は、まず制御信号ＲＣ及びＤＲＣをＨｉ（ハイレベル）にして各チャネルの演算増幅器２０５と可変ゲインアンプ部２０４の入力と出力をショートしてリセットする。変換素子２０２から信号を出力する前にこのリセット動作を行うことで、蓄積動作中に演算増幅器２０５ならびに可変ゲインアンプ部２０４に入力された不要な信号を消去し画質が向上する。
【００４６】
このとき、制御信号ＤＣＬＫとＤＩＯを駆動回路部１１２に入力し、制御信号ＯＥがＨｉになると同時に駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ３にスイッチ素子２０１を導通状態にするための電圧であるＶｃｏｍ（導通電圧）が供給できるようにする。制御信号ＲＣをＬｏ（ローレベル）にし演算増幅器２０５のリセットを終了し、その後、適切な時間が経過した後、信号ＤＲＣをＨｉからＬｏにして可変ゲインアンプ部２０４のリセットを終了する。
【００４７】
次に、１行目（ｒｏｗ１）のスイッチ素子２０１を導通状態にするため、制御信号ＯＥをＨｉにする。制御信号ＯＥがＨｉとなると同時に１行目（ｒｏｗ１）の駆動配線Ｖｇ１の電圧がＶｓｓ（非導通電圧）からＶｃｏｍ（導通電圧）に切替わり、１行目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３が導通状態となる。それにより、１行目の画素の変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３に蓄積された電荷に基づく電気信号が、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３及び信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を介して演算増幅器２０５へと出力される。このとき、容量素子３０１の電荷に基づく電気信号も、画素の電気信号が出力されるのと同じ期間に、読み出し回路部１０８の補正用チャネルの演算増幅器２０５で読み出される。言い換えると、容量素子１０３の電荷に基づく電気信号は、読み出し回路部１０８の補正用チャネルの演算増幅器２０５によって、画素からの電気信号と並列に出力され取得される。
【００４８】
変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３に蓄積した電荷に基づく電気信号を転送するのに十分な時間スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３を導通した後、信号ＯＥをＬｏにしてスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３を非道通状態する。スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３を非導通にした時点で、可変ゲインアンプ部２０４の出力信号は、変換素子Ｓ１１〜Ｓ１３に蓄積された電荷に応じた電気信号（電圧）を出力している。
【００４９】
１行目のスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１３を非導通にした後で適当な時間を空けた後、制御信号ＳＨをＨｉにして各チャネルの可変ゲインアンプ部２０４の出力をサンプルホールド回路部２０７の各チャネルの保持容量にサンプルホールドさせる。制御信号ＳＨをＬｏにしてサンプルホールドを終了した後、２行目（ｒｏｗ２）の読み出し動作Ｒｅａｄ−ｒｏｗ２を同様に行う。
【００５０】
このとき、２行目の読み出し動作の演算増幅器２０５のリセットやスイッチ素子Ｔ２１〜Ｔ２３の導通／非導通の切り替えと並行して、マルチプレクサ２０８に制御信号ＭＵＸを入力する。それにより各チャネルのサンプルホールド回路部２０７の保持容量にホールドされた信号をマルチプレクサ２０８により時系列的に順次読み出し直列信号を出力する。そしてマルチプレクサ２０８より出力されたアナログの直列信号は、バッファアンプ２０９を介してＡ／Ｄ変換器２１０に送られる。Ａ／Ｄ変換器２１０ではアナログの直列信号をデジタル信号に変換し、フレームメモリ２１２に送る。
【００５１】
２行目の読み出し動作Ｒｅａｄ−ｒｏｗ２では、駆動配線Ｖｇ２を１行目の読み出し動作と同様に制御することにより、スイッチ素子Ｔ２１〜Ｔ２３を導通状態にする。それにより、変換素子Ｓ２１〜Ｓ２３の電荷に基づく電気信号をスイッチ素子Ｔ２１〜Ｔ２２及び信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を介して演算増幅器２０５へと出力する。このときに１行目の読み出し動作と同様に、容量素子３０１の電荷に基づく電気信号も、画素の電気信号が出力されるのと同じ期間に読み出し回路部１０８の補正用チャネルの演算増幅器２０５で読み出される。さらに２行目の画素の信号がサンプルホールドされた後に、３行目の読み出し動作Ｒｅａｄ−ｒｏｗ３を同様に行う。読み出し動作Ｒｅａｄ−ｒｏｗ３では、駆動配線Ｖｇ３を１行目または２行目の読み出し動作と同様に制御することにより、スイッチ素子Ｔ３１〜Ｔ２３を導通状態にする。それにより、変換素子Ｓ３１〜Ｓ３３の電荷に基づく電気信号をスイッチ素子Ｔ３１〜Ｔ３２及び信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を介して演算増幅器２０５へと出力する。このときに１または２行目の読み出し動作と同様に、容量素子３０１の電荷に基づく電気信号も、画素の電気信号が出力されるのと同じ期間に読み出し回路部１０８の補正用チャネルの演算増幅器２０５で読み出される。このように２行目及び３行目の画素から電気信号を読み出すには制御信号ＲＣ＝Ｈｉから制御信号ＳＨ＝Ｌｏまでの動作を行えばよく、図２に示すように読み出し動作を３行にわたって繰り返すことで１枚のＸ線画像のデータと補正用のデータを得ることが出来る。このように容量素子３０１が接続されている補正用チャネルは、信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３が接続されているチャネルとまったく同じ読み出し動作の間に、容量素子３０１から電気信号の読み出しを行う。これにより、サンプルホールド回路部２０７の補正用チャネルの保持容量には、演算増幅器２０５のリセット終了からサンプルホールド終了までに発生するラインノイズ成分に応じた電気信号をサンプルホールドすることができる。そしてサンプルホールドされたラインノイズ成分の電気信号をセンサーアレイに接続されているチャネルからの電気信号と同様にマルチプレクサによって出力する。その後Ａ／Ｄ変換器２１０でデジタル変換してフレームメモリ２１２に記憶することで、１枚のＸ線画像のデータと同じ期間内で補正用のデータを得ることが出来る。
【００５２】
次に、図３を用いて本実施形態におけるラインノイズの補正方法を説明する。図３は、本発明の第１の実施形態におけるラインノイズの補正方法を示す概念図である。図３では、先に述べた駆動方法にて取り込まれたＸ線画像のデータをフレームメモリ２１２内に模式的に示しており、１行目ｒｏｗ１、１列目Ｃｏｌ１の画素（図１中Ｔ１１及びＳ１１）からの情報をＩ（１，１）として示す。
【００５３】
取り込まれたデータは、図３に示すようにＸ線画像情報を構成する３×３のＸ線画像のデータＩ（１，１）〜Ｉ（３，３）と、容量素子３０１から出力されたラインノイズを補正するための補正用のデータI（１，４）〜Ｉ（３，４）から構成されている。
【００５４】
補正用のデータＩ（１，４）〜Ｉ（３，４）は、Ｘ線画像を取得する際に同じ期間内に取得された、容量素子３０１が接続された補正用チャネルからの信号に基づくものである。そのため、補正用のデータＩ（１，４）〜Ｉ（３，４）は、画像信号に相当するものは無く、ラインノイズの要因となる基準電源２０６から供給される基準電圧やセンサー電源２０３から供給されるセンサーバイアスなどのゆらぎに起因する信号成分が含まれる。ラインノイズの補正処理を行うための補正部５０１は、容量比ｐが１の場合、フレームメモリ２１２内のＸ線画像のデータＩ（ｍ，ｎ）をそれと同じ期間に取得された補正用のデータＩ（ｍ，４）を用いて引き算する。これにより、補正部５０１は、Ｘ線画像のデータのラインノイズ補正を行い、補正後Ｘ線画像のデータＩ'（ｍ，ｎ）を求め、フレームメモリ２１２に書き込む。
【００５５】
ここで、容量比ｐについて説明する。図１のように演算増幅器２０５の基準電源２０６と容量素子３０１の他方の電極が接続されている場合には、容量素子３０１の容量値と信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の寄生容量値の比をｐとする。これにより補正後Ｘ線画像のデータＩ'（ｍ，ｎ）は以下の式で求められる。
【００５６】
Ｉ'（ｍ，ｎ）＝Ｉ（ｍ，ｎ）−Ｉ（ｍ，４）／ｐ
【００５７】
ここで、容量比ｐは、自然数である。つまり容量素子３０１の容量値と信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の寄生容量値が等しければ、Ｘ線画像のデータＩ（ｍ，ｎ）をそれと同じ期間に取得された補正用のデータＩ（ｍ，４）を用いて引き算すればよい。
【００５８】
また、図４及び図５のようにセンサー電源２０３と容量素子３０１の他方の電極が接続されている場合には、容量素子３０１の容量値とバイアス配線と信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３との間の容量値の比をｐとし上述の式で求められる。つまり容量素子３０１の容量値と、バイアス配線と信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３との間の容量値が等しければ、Ｘ線画像のデータＩ（ｍ，ｎ）をそれと同じ期間に取得された補正用のデータＩ（ｍ，４）を用いて引き算すればよい。この処理によって、Ｘ線画像に重畳するラインノイズ成分とほぼ等量の成分を用いて補正を行うことができる。以上の処理を行った後、補正部５０１は処理にてラインノイズを補正し、補正後Ｘ線画像のデータＩ'（ｍ，ｎ）をフレームメモリ２１２へ書き込む。
【００５９】
本実施形態において、センサーアレイの画素数は３×３の計９画素に限らず、放射線撮像システムとして必要な画素ピッチ、撮像面積から導出される画素数であっても実現可能である。また、容量素子３０１とそれに接続される補正用チャネルは一つに限らず、複数の補正用チャネルを有していても良い。また、駆動回路部１１２や画素内のスイッチ素子２０１の数は、１つでなくても良い。すなわち、センサーアレイの画素領域２１１の画素数や読み出し回路部１０８の数、読み出し回路部１０８内のチャネル数に、駆動回路部１１２の数や、１画素内のスイッチ素子２０１の数が本実施形態で示された数に制限されるものではない。
【００６０】
本発明の読み出し回路部１０８や駆動回路部１１２は、単結晶シリコンチップにフォトリソグラフィやスパッタ、エピタキシャル成長等を使用して作られたトランジスタによって構成されたものであっても良い。また、画素領域２１１の外周の絶縁性基板上に多結晶シリコンプロセスによって形成されたトランジスタによって構成されたものであっても良い。
【００６１】
また、本実施形態では図３にてフレームメモリ２１２内の別の領域に処理データを保存した様に記したが、補正後Ｘ線画像のデータを処理前のＸ線画像のデータに上書きしていき、最後に補正用のデータＩ（ｍ，４）を削除する方法であっても構わない。
【００６２】
また、容量素子３０１の他方の電極に接続される電源は１種類に限らず、演算増幅器２０５の基準電源２０６とセンサーバイアス電源２０３の組み合わせであってもよい。
【００６３】
また、本実施形態における補正部５０１は、放射線撮像システムの画像処理を行うコンピュータ上で動作するソフトウェア又は、ＬＳＩ内にプログラムされたプログラムであってもよい。その場合、図７の処理回路部１０６又は制御ＰＣ１０３は、内部の記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、補正部５０１の補正処理を行う。また、プログラムをコンピュータに供給するための手段、例えば係るプログラムを記録したＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体又はかかるプログラムを伝送するインターネット等の伝送媒体も本発明の実施形態として適用することができる。また、上記のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。上記のプログラム、記録媒体、伝送媒体及びコンピュータプログラムプロダクトは、本発明の範疇に含まれる。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。
【００６４】
（第２の実施形態）
図８及び図９を用いて、本発明の第２の実施形態によるセンサーアレイ及びそれを用いた補正処理を説明する。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の概略等価回路図である。本実施形態では、第１の実施形態で説明した容量素子３０１及び容量素子３０１に接続される補正用チャネルを複数配置した放射線撮像装置を説明する。図８では便宜上、容量素子３０１及び補正用チャネルを２個配置した例を示したが、容量素子３０１及び補正用チャネルの個数は２に限らず２以上の複数であっても良い。また、その他の駆動方法、機能等は第１の実施形態と同様であるため詳細な説明は割愛する。
【００６５】
図９は本発明の第２の実施形態におけるラインノイズの補正方法を示す概念図である。第２の実施形態の補正方法は、２つの容量素子３０１及び補正用チャネルからセンサーアレイの各行の読み出し動作に対応して同じ期間に得られた補正用のデータＩ（ｍ，４）及びＩ（ｍ，５）を平均化した後、Ｘ線画像のデータＩ（ｍ，ｎ）と減算処理を行う。すなわち、ラインノイズ補正部１１０１は、補正後Ｘ線画像のデータＩ'（ｍ、ｎ）を求めるには以下の式を演算する。
【００６６】
Ｉ'（ｍ、ｎ）＝Ｉ（ｍ，ｎ）−（Ｉ（ｍ，４）＋Ｉ（ｍ，５））／（２×ｐ）
【００６７】
本実施形態では、複数の補正用のデータＩ（ｍ，４）及びＩ（ｍ，５）の平均値を用いることで、補正処理時に容量素子３０１及びそれに接続されている補正用チャネルで発生するランダムなノイズ成分の寄与を小さくすることが出来る。これにより、より精度の良いラインノイズの補正が可能となる。上記のランダムなノイズ成分は、補正用チャネルの演算増幅器２０５や可変ゲインアンプ部２０４の１／ｆノイズ、サンプルホールド回路部２０７の補正用チャネルに用いられている転送スイッチ等のＫＴＣノイズを含む。
【００６８】
本実施形態でも第１の実施形態と同様に、演算増幅器２０５の基準電源２０６と容量素子３０１の他方の電極が接続されている場合には、容量素子３０１の容量値と信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３の寄生容量値の比をｐとする。また、センサー電源２０３と容量素子３０１の他方の電極が接続されている場合には、容量素子３０１の容量値とバイアス配線と信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３との間の容量値の比をｐとし、上述の式で求められる。
【００６９】
なお、本実施形態では図９に示すようにフレームメモリ２１２内の別の領域に処理データを保存した様に記したが、本発明はこれに限定されるものではない。第１の実施形態と同様に、補正後Ｘ線画像のデータを処理前のＸ線画像のデータに上書きしていき、最後に補正用のデータＩ（ｍ，４）及びＩ（ｍ，５）を削除する方法であっても構わない。
【００７０】
また、第１の実施形態と同様に、図９に示す本実施形態における補正部１１０１は、放射線撮像システムの画像処理を行うコンピュータ上で動作するソフトウェア又は、ＬＳＩ内にプログラムされたプログラムであってもよい。
【００７１】
（第３の実施形態）
図１０及び図１１を用いて本発明の第３の実施形態によるセンサーアレイ及びそれを用いた補正処理を説明する。図１０は本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置の概略等価回路図である。本実施形態では、読み出し回路部１０８を複数設け、容量素子３０１及び容量素子３０１に接続される補正用チャネルを読み出し回路部１０８毎に１つずつ配置した放射線撮像装置を説明する。
【００７２】
なお、図１０では説明の便宜上、読み出し回路部１０８の１つにつき容量素子３０１及び補正用チャネルの１組を配置した図を示した。ただし、本実施形態は図１０に図示された数に限らず、例えば１１個の読み出し回路部１０８のそれぞれに容量素子３０１及び補正用チャネルの１組を１０個具備しても良い。
【００７３】
またこのように読み出し回路部１０８が複数あり、かつ、１つのＡ／Ｄ変換器２１０が複数の読み出し回路部１０８の出力を受け取る場合を説明する。この場合、読み出し回路部１０８とＡ／Ｄ変換器２１０との間に、制御信号ＣＳによっての導通状態の制御がなされるスイッチを設け、読み出し回路部１０８からの出力を切り替えるようにする。バッファアンプ２０９は、各読み出し回路部１０８内に設けられる。その他の駆動方法、機能等は第１の実施形態及び図１と同様である。
【００７４】
図１１は本発明の第３の実施形態におけるラインノイズの補正方法を示す概念図である。第３の実施形態のラインノイズ補正方法は、２つの読み出し回路部１０８に対応した２つの補正用チャネルからセンサーアレイの各行の読み出し動作に対応して各行の読み出し動作と同じ期間に得られた補正用のデータＩ（ｍ，３）及びＩ（ｍ，６）を平均化する。その後、Ｘ線画像のデータＩ（ｍ，ｎ）と平均化した補正用のデータの減算処理を行う。すなわち、補正部１３０１は、補正後Ｘ線画像のデータＩ'（ｍ、ｎ）を求めるには以下の式を演算する。
【００７５】
Ｉ'（ｍ、ｎ）＝Ｉ（ｍ，ｎ）−（Ｉ（ｍ，３）＋Ｉ（ｍ，６））／（２×ｐ）
【００７６】
また、３以上の補正用のデータがある場合、同じ期間に取得された複数の補正用のデータを平均化し、同じ期間に得られたＸ線画像のデータと減算処理を行い、ラインノイズの補正処理を行う。
【００７７】
本実施形態では、複数の補正用のデータＩ（ｍ，３）及びＩ（ｍ，６）の平均値を用いることで、第２の実施形態と同様に補正処理時に容量素子３０１及びそれに接続されている補正用チャネルで発生するランダムなノイズ成分の寄与をより小さく出来る。これにより、より精度の良いラインノイズの補正が可能となる。上記のランダムなノイズ成分は、補正用チャネルの演算増幅器２０５や可変ゲインアンプ部２０４の１／ｆノイズ、サンプルホールド回路部２０７の補正用チャネルに用いられている転送スイッチ等のＫＴＣノイズを含む。
【００７８】
図１２を用いて、本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置の構造を説明する。図１２は本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置の構造を模式的に示した模式図である。１５０１は読み出し用プリント配線基板である。１５０２は読み出し回路部１０８が実装されたフレキシブルプリント配線基板からなる読み出し用ＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）である。１５０３，１５０４は容量素子３０１に接続される配線、又は容量素子３０１の一方の電極となる第１の導電層である。１５０５は容量素子３０１の他方の電極及び他方の電極に接続される配線となる第２の導電層である。１５０６はセンサーアレイの画素領域２１１が設けられるガラス基板等の絶縁性基板である。１５０７は駆動用プリント配線基板である。１５０８は駆動回路部１１２が実装されたフレキシブルプリント配線基板からなる駆動用ＴＣＰである。放射線撮像装置のエリアセンサーは、複数の画素と信号配線、駆動配線、バイアス配線により形成されたセンサーアレイに、単結晶シリコンプロセスで作成した読み出し回路部１０８及び駆動回路部１１２のＩＣチップをＴＣＰ上に実装したものを接続したものである。さらに、ＴＣＰ１５０２やＴＣＰ１５０６は、読み出し回路部１０８や駆動回路部１１２に各種の電源電圧や信号の授受を行うプリント配線基板１５０１，１５０７に、それぞれ電気的に接続されている。
【００７９】
本実施形態における容量素子３０１は、図１２の破線の丸で囲った、センサーアレイの画素領域２１１よりも外側（画素領域２１１の外周）の絶縁性基板１５０６上に形成されている。また図１２の形態では、１つの読み出し回路部１０８につき４つの容量素子３０１が設けられている。
【００８０】
また、図１２の丸囲みの中に、容量素子３０１の構造が示されている。容量素子３０１は、容量素子３０１の一方の電極となる第１の導電層１５０３，１５０４と、他方の電極及び他方の電極に接続される配線となる第２の導電層１５０５と、それらの間に配置されたアモルファスシリコン窒化膜などの絶縁層（不図示）で構成される。
【００８１】
容量素子３０１の二つの電極１５０３，１５０４及び１５０５のうち一方は読み出し回路部１０８内の第２の演算増幅器に接続されている。他方の電極はＴＣＰを介してセンサーアレイの画素領域２１１外に引き出され、プリント配線基板上でセンサー電源又は演算増幅器の基準電源に電気的に接続される。
【００８２】
本実施形態において、読み出し回路部１０８と駆動回路部１１２をそれぞれ４個設けてあるが、読み出し回路部１０８及び駆動回路部１１２はこれに限定されるものではない。センサーアレイの画素数や画素領域２１１の面積に応じて適宜必要な数が設けられるものである
【００８３】
（第４の実施形態）
図１３を用いて、本発明の第４の実施形態による放射線撮像装置を用いた画像処理方法を説明する。図１３は、本発明の第４の実施形態における放射線撮像装置を用いた補正方法を説明するための概念図である。本実施形態では、第１〜第３の実施形態のいずれかで説明されたＸ線画像の取得に加えて、オフセット画像のデータを取得し、それを用いて補正するものである。ここで、オフセット画像のデータを用いた補正とは、ＦＰＮ（Ｆｉｘｅｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｎｏｉｓｅ）等のノイズ成分を含む、Ｘ線を照射しないで取り込んだ画像を用いてＸ線画像を補正するものである。以下に、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。
【００８４】
オフセット画像とは、前述のようにＸ線を照射しないまま画素の信号を取り込んだ画像であるため、画素の暗電流や、不良画素の出力、電気的なオフセット成分等が支配的な画像である。Ｘ線画像からこのオフセット画像を減算処理することによってＸ線画像にある画素の暗電流や、不良画素の出力、電気的なオフセット成分を除去し画質を向上することができる。
【００８５】
しかし、オフセット画像自体にもラインノイズが重畳するため、ラインノイズが含まれているオフセット画像によって補正処理を行うと、Ｘ線画像にオフセット画像のラインノイズの影響が付与されることになる。よって、本実施形態では、第１の実施形態の補正に加えて更に、オフセット画像に重畳するラインノイズを補正した上で、Ｘ線画像のオフセット補正を行うことでラインノイズの重畳を抑えることができる。
【００８６】
センサーアレイから取得されたＸ線画像のデータ及びオフセット画像のデータは、フレームメモリに書き込まれている。図１３に模式的に示すように、補正部１４０３は、オフセット画像のデータと同時に取得された容量素子３０１からの補正用データＩ（ｍ、４）で各オフセット画像のデータＩ（ｍ、ｎ）を補正処理することで補正を行う。すなわち、第１の実施形態と同様に、補正部１４０３は、補正後オフセット画像のデータＩ'（ｍ、ｎ）を得るために、以下の式の演算を行う
【００８７】
Ｉ'（ｍ、ｎ）＝Ｉ（ｍ、ｎ）−Ｉ（ｍ、４）／ｐ
【００８８】
Ｘ線画像のデータの処理及び補正部１４０２の動作については、詳細は第１の実施形態で述べたので割愛する。スイッチ１４０１は、Ｘ線画像とオフセット画像の処理を切り換える。
【００８９】
減算手段１４０４は、このようにして得られた補正後Ｘ線画像のデータと補正後オフセット画像のデータとを減算処理し、オフセット補正されたＸ線画像のデータを出力する。
【００９０】
本実施形態のようにオフセット補正を行う撮影方法は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態のどの形態でも実施可能である。また、図１３では補正部１４０２及び１４０３を、Ｘ線画像用とオフセット画像用の２つ用意したが、これは説明のため便宜上図示したものである。Ｘ線画像とオフセット画像の取得が時間的にずれていれば、１つの補正部によって、二つの画像のラインノイズ補正処理を行うことができる。また、本実施形態においてオフセット画像は、Ｘ線撮影の直後に取得しても、Ｘ線撮影前に予め取得してあっても良い。第１の実施形態と同様に、補正部１４０２、１４０３及び減算手段１４０４は、制御ＰＣ１０３がプログラムを実行することにより実現することができる。
【００９１】
本発明によれば、取得したＸ線画像中に含まれるラインノイズを、画像取得に用いるセンサーアレイとは別に用意した補正用素子及びそれに接続される読み出し回路にて、画像取得と同時に取得する。このラインノイズ成分を持つデータでＸ線画像を補正することによって、画像中のラインノイズを適切に取り除くことができる。
【００９２】
また、補正用素子として容量素子を用いる為、画素の暗部出力を用いるのとは異なり、画素の暗電流によるノイズや、熱雑音、欠陥等の固定パターンノイズの影響が低減される。
【００９３】
また、補正用素子としての容量素子の容量を信号配線の容量より大きく、好ましくは整数倍に設定することで、ラインノイズの感度を上げることが可能である。この場合、補正処理時に検出したラインノイズデータから信号配線容量と補正用素子容量分の比である係数ｐをかけて処理することで適切にラインノイズを補正できる。
【００９４】
以上の方法であれば減算処理にて、読み出し回路部内で発生するランダムノイズ成分がラインノイズとして重畳することを抑えより効果的なラインノイズ除去が行える。
【００９５】
また、第２の読み出し回路や補正用素子は、信号配線の本数と同数を必要としないため実装が容易である。またセンサーアレイの画素領域２１１の構造を変える必要が無いのでセンサーアレイの特性を犠牲にしないといった利点がある。
【００９６】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第１の実施形態における放射線撮像装置の概略等価回路図である。
【図２】本発明の放射線撮像装置に用いられるセンサーアレイを駆動し放射線画像を取得するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態におけるラインノイズの補正方法を示す概念図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における他の放射線撮像装置の概略等価回路図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における他の放射線撮像装置の概略等価回路図である。
【図６】本発明の放射線撮像装置の変換素子に好適に用いられる光電変換素子を用いた画素の模式的断面図である。
【図７】本発明の放射線撮像装置を使用した放射線撮像システムの概略構成図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における放射線撮像装置の概略等価回路図である。
【図９】本発明の第２の実施形態におけるラインノイズの補正方法を示す概念図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置の概略等価回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態におけるラインノイズの補正方法を示す概念図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態における放射線撮像装置の構造を模式的に示した模式図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態における放射線撮像装置を用いた補正方法を説明するための概念図である。
【符号の説明】
【００９８】
１１０  センサーアレイ
１１１  放射線撮像装置
１１２  駆動回路部
１１３  被写体
２０１  スイッチ素子
２０２  変換素子
２０３  センサー電源
２０４  可変ゲインアンプ部
２０５  演算増幅器
２０６  基準電源
２０７  サンプルホールド回路部
２０８  マルチプレクサ
２０９  バッファアンプ
２１０  Ａ／Ｄ変換器
２１１  センサーアレイの画素領域
２１２  フレームメモリ
【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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