JP2008148090A - 画像信号読出方法および装置並びに画像信号読出システム - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＦＴスイッチを有する多数の画素が２次元状に配列された画像検出器から画像信号を読み出す画像信号読出方法において、ＴＦＴスイッチのリーク電流を補正することによる画像の品質低下を回避する。
【解決手段】画像信号の読出しの前に、走査線にＴＦＴスイッチがＯＦＦとなる信号を印加した状態でデータ線に流れ出すリークレベルを検出し、リークレベルが予め設定した所定の閾値を超えた場合にのみ、リークレベルに基づく画像信号の補正を行い、リークレベルが上記閾値以下の場合には、リークレベルに基づく画像信号の補正を行わない。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＴＦＴスイッチを有する多数の画素が２次元状に配列された画像検出器から画像信号を読み出す画像信号読出方法および装置並びに画像信号読出システムに関するものである。

近年、ＴＦＴアクティブマトリクスアレイ上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が実用化されている。従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。

まず、図７を用いて従来の放射線画像検出器の構成について説明する。図７は３×３画素の模式的等価回路である。図７において、１１１は光電変換素子、１１２はＴＦＴスイッチ、１１３は走査配線、１１４はデータ配線である。

Ｘ線等の放射線は図７の紙面上部より入射し、光電変換素子１１１により電気信号に変換され、その電荷が各画素に蓄積される。その後、走査配線１１３によりＴＦＴスイッチ１１２を順次動作させ、この蓄積電荷をＴＦＴスイッチ１１２のソース・ドレイン電極の一方と接続されたデータ配線１１４に転送し、信号検出器１１５によって読取る。

このようなＦＰＤと呼ばれる放射線画像検出器においては、直接画像信号を検出することができるため、精度よい放射線画像が検出されることが特徴であるが、各種原因で、本来検出すべき画像信号に各種ノイズが付与されるケースがある。

たとえば、ノイズの一つにＴＦＴスイッチのリーク電流がある。検出画素を選択するためのＴＦＴスイッチはオフ動作時には全くリーク電流を流さないことが好ましい。しかしながら、デバイス特性上ある量のリーク電流が流れて、この分が画像信号に加算されてしまう。この問題を解決するため、たとえば、特許文献１においては、ＴＦＴスイッチオフ時のリーク電流を読み出しておき、そのリーク電流値を用いて画像信号を補正する方法が提案されている。
特開２００３−３１９２６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、必ずしも画像の品質は向上しない。なぜならば、特許文献１に記載の方法においては、リーク電流量の補正に、画像信号からリーク電流成分を減算する処理を用いるためである。リーク電流成分はランダムなノイズであるため、画像信号からリーク電流成分を減算しても、その結果は画像信号とリーク電流成分の加算値になりノイズ量は増加する。そして、結果的に画像品位の低下を招く可能性があるという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑み、上記のような画像品位の低下を招くことなく、画像検出器から画像信号を読み出す画像信号読出方法および装置並びに画像信号読出システムを提供することを目的とする。

本発明の画像信号読出方法は、記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷を収集する収集電極、収集電極によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量および蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素とＴＦＴスイッチをＯＮ／ＯＦＦするための多数の走査線と蓄積容量に蓄積された電荷が読み出される多数のデータ線とを備えた検出層とが積層された画像検出器から画像信号を読み出す画像信号読出方法において、画像信号の読出しの前に、走査線にＴＦＴスイッチがＯＦＦとなる信号を印加した状態でデータ線に流れ出すリークレベルを検出することを特徴とする。

また、上記本発明の画像信号読出方法においては、リークレベルが予め設定した所定の閾値を超えた場合にのみ、リークレベルに基づいて画像信号の補正を行うようにすることができる。

また、リークレベルに基づく画像信号の補正が、各走査線毎に接続されたＴＦＴスイッチを順次ＯＮ状態にして画像信号を検出するステップと、各走査線毎の画像信号の検出毎に、リークレベルを検出するステップと、走査線毎に検出された画像信号とリークレベルとを演算して補正済画像信号を生成するステップとを含むようにすることができる。

本発明の画像信号読出装置は、記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、電荷発生層において発生した電荷を収集する収集電極、収集電極によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量および該蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素とＴＦＴスイッチをＯＮ／ＯＦＦするための多数の走査線と蓄積容量に蓄積された電荷が読み出される多数のデータ線とを備えた検出層とが積層された画像検出器と該画像検出器から画像信号を読み出す画像信号読出部とを備えた画像信号読出装置において、画像信号の読出しの前に、走査線にＴＦＴスイッチがＯＦＦとなる信号を印加した状態でデータ線に流れ出すリークレベルを検出するリークレベル検出部を備えたことを特徴とする。

また、上記本発明の画像信号読出装置においては、リークレベル検出部により検出されたリークレベルが予め設定した所定の閾値を超えた場合にのみ、リークレベルに基づいて画像信号の補正を行うリークレベル補正部をさらに備えるようにすることができる。

また、リークレベル補正部を、各走査線毎に接続されたＴＦＴスイッチを順次ＯＮ状態にして画像信号を検出し、各走査線毎の画像信号の検出毎に、リークレベルを検出し、走査線毎に検出された画像信号とリークレベルとを演算して補正済画像信号を生成することによってリークレベルに基づく画像信号の補正を行うものとすることができる。

また、画像検出器を、放射線を検出するものとすることができる。

また、画像検出器を、電荷発生層に直接放射線を受けて電荷を発生するものとすることができる。

また、画像検出器を、蓄積容量に蓄積する電荷量が一定量を超えた際に、ＴＦＴスイッチのＯＮ／ＯＦＦに依存せずにデータ線に蓄積容量に蓄積した電荷の一部をリークする機構を備えたものとすることができる。

本発明の画像信号読出システムは、上記画像信号読出装置と、該画像信号読出装置からの出力をプリンタ、ビデオ処理装置、ディスプレイに出力する機構とを備えたことを特徴とする。

本発明の画像信号読出方法および装置並びに画像信号読出システムによれば、画像信号の読出しの前に、走査線にＴＦＴスイッチがＯＦＦとなる信号を印加した状態でデータ線に流れ出すリークレベルを検出するようにしたので、たとえば、リークレベルが予め設定した所定の閾値を超えた場合にのみ、リークレベルに基づいて画像信号の補正を行い、リークレベルが上記閾値以下の場合には、リークレベルに基づいて画像信号に補正を行わないようにすれば、リークレベルが低い場合におけるリークレベルを画像信号から減算することによる画像の品質低下を回避することができる。

以下、図面を参照して本発明の画像信号読出装置の一実施形態を適用した放射線画像信号読出表示システムについて説明する。

図１に放射線画像信号読出表示システムの概略構成図を示す。

本放射線画像信号読出表示システムは、図１に示すように、放射線画像検出器から放射線画像信号を読み出す放射線画像信号読出装置１００と、放射線画像信号読出装置１００により読み出された放射線画像信号に基づいて放射線画像を表示するディスプレイ２００とを備えている。

放射線画像信号読出装置１００は、放射線画像検出器１０１と、放射線画像検出器１０１から出力された放射線画像信号を検出する信号検出器１０２と、放射線画像検出器１０１の走査配線にスキャン信号を出力するスキャン信号制御装置１０３と、信号検出器１０２によって検出された検出信号を取得してディスプレイ２００にビデオ信号として出力するとともに、スキャン信号制御装置１０３および信号検出器１０２に制御信号を出力する信号処理装置１０４とを備えている。

放射線画像検出器１０１は、後述するバイアス電極と半導体膜と電荷収集電極とから構成される画像センサ部１０５と、画像センサ部１０５で検出された電荷信号を蓄積する電荷蓄積容量５と、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４とから構成される画素が２次元状に多数配列されたものである。そして、上記ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための多数の走査配線２と上記電荷蓄積容量に蓄積された電荷が読み出される多数のデータ配線３とが設けられている。

信号処理装置１０４は、後述するリークレベル信号がリークレベル判断閾値よりも大きいか判断するリークレベル判断部１０４ａと、リークレベル判断部１０４ａにおいてリークレベルが予め設定したリークレベル閾値よりも大きいと判断された場合にのみ、上記リークレベル信号に基づいて放射線画像信号の補正を行うリークレベル補正部１０４ｂとを備えている。

ここで、放射線画像検出器１０１についてより詳細に説明する。図２は、放射線画像検出器１０１の１画素単位の構造を示す断面図、図３はその平面図である。

図２に示すように、放射線画像検出器１０１は、アクティブマトリックス基板１０上に、電磁波導電性を有する半導体膜６、及び、図示しない高圧電源に接続されたバイアス電極（共通電極）７が順次形成されている。半導体膜６は、Ｘ線などの電磁波が照射されることにより、内部に電荷（電子−正孔）を発生するものである。つまり、半導体膜６は電磁波導電性を有し、Ｘ線による画像情報を電荷情報に変換するためのものである。また、半導体膜６は、例えば、セレンを主成分とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなる。ここで、主成分とは、５０％以上の含有率を有するということである。

以下に、アクティブマトリックス基板１０について詳しく説明する。

アクティブマトリックス基板１０は、ガラス基板１、走査配線２、電荷蓄積容量電極（以下、Ｃ_ｓ 電極と称する）１４、ゲート絶縁膜１５、接続電極１３、チャネル層８、コンタクト層９、データ配線３、絶縁保護膜１７、層間絶縁膜１２、電荷収集電極１１とを有している。

また、走査配線２やゲート絶縁膜１５、データ配線３、接続電極１３、チャネル層８、コンタクト層９等で以て薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４が構成されており、Ｃ_ｓ 電極１４やゲート絶縁膜１５、接続電極１３等で以て電荷蓄積容量（Ｃ_ｓ ）５が構成されている。

ガラス基板１は支持基板であり、ガラス基板１としては、例えば、無アルカリガラス基板（例えば、コーニング社製＃１７３７等）を用いることができる。走査配線２及びデータ配線３は、格子状に配列された電極配線であり、その交点には薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴスイッチと称する）４が形成されている。ＴＦＴスイッチ４はスイッチング素子であり、そのソース・ドレインは、各々データ配線３と接続電極１３とに接続されている。データ配線３はそのソース電極、接続電極１３はそのドレイン電極である。つまり、データ配線３は、信号線としての直線部分と、ＴＦＴスイッチ４を構成するための延長部分とを備えており、接続電極１３は、ＴＦＴスイッチ４と電荷蓄積容量５とをつなぐように設けられている。

ゲート絶縁膜１５は、ＳｉＮ_Ｘ や、ＳｉＯ_Ｘ 等からなっている。ゲート絶縁膜１５は、走査配線２及びＣ_ｓ 電極１４を覆うように設けられており、走査配線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し、Ｃ_ｓ 電極１４上に位置する部位は電荷蓄積容量５における誘電体層として作用する。つまり、電荷蓄積容量５は、走査配線２と同一層に形成されたＣ_ｓ 電極１４と接続電極１３との重畳領域によって形成されている。なお、ゲート絶縁膜１５としては、ＳｉＮ_Ｘ やＳｉＯ_Ｘ に限らず、走査配線２及びＣ_ｓ 電極１４を陽極酸化した陽極酸化膜を併用することもできる。

また、チャネル層（ｉ層）８はＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、データ配線３と接続電極１３とを結ぶ電流の通路である。コンタクト層（ｎ^＋ 層）９はデータ配線３と接続電極１３とのコンタクトを図る。

絶縁保護膜１７は、データ配線３及び接続電極１３上、つまり、ガラス基板１上に、ほぼ全面（ほぼ全領域）にわたって形成されている。これにより、接続電極１３とデータ配線３とを保護すると共に、電気的な絶縁分離を図っている。また、絶縁保護膜１７は、その所定位置、つまり、接続電極１３において電荷蓄積容量５を介してＣ_ｓ 電極１４と対向している部分上に位置する部位に、コンタクトホール１６を有している。

電荷収集電極１１は、非晶質透明導電酸化膜からなっている。電荷収集電極１１は、コンタクトホール１６を埋めるようにして形成されており、データ配線３上及び接続電極１３上に積層されている。電荷収集電極１１と半導体膜６とは電気的に導通しており、半導体膜６で発生した電荷を電荷収集電極１１で収集できるようになっている。

層間絶縁膜１２は、感光性を有するアクリル樹脂からなり、ＴＦＴスイッチ４の電気的な絶縁分離を図っている。層間絶縁膜１２には、コンタクトホール１６が貫通しており、電荷収集電極１１は接続電極１３に接続されている。

ガラス基板１上には、走査配線２及びＣ_ｓ 電極１４が設けられている。走査配線２の上方には、ゲート絶縁膜１５を介して、チャネル層（ｉ層）８、及び、コンタクト層（ｎ^＋ 層）９がこの順に形成されている。コンタクト層９上には、データ配線３と接続電極１３とが形成されている。接続電極１３は、電荷蓄積容量５を構成する層の上方に積層されている。また、接続電極１３とデータ電極３の上方には絶縁保護膜１７が配されている。

絶縁保護膜１７の上方には、ＴＦＴスイッチ４の層間絶縁膜１２が設けられている。層間絶縁膜１２の上層、すなわちアクティブマトリックス基板１０の最上層には電荷収集電極１１が設けられている。電荷収集電極１１とＴＦＴスイッチ４とは接続電極１３を介して接続されている。

また、Ｃ_ｓ 電極１４の上方にはゲート絶縁膜１５が配されており、その上方には接続電極１３が配されている。電荷収集電極１１と接続電極１３とは、層間絶縁膜１２を貫通するコンタクトホール１６によって接続されている。

バイアス電極７とＣ_ｓ 電極１４との間には、図示しない高圧電源が接続されている。この高圧電源により、バイアス電極７とＣ_ｓ 電極１４との間に電圧が印加される。これにより、電荷蓄積容量５を介してバイアス電極７と電荷収集電極１１との間に電界を発生させることができる。このとき、半導体膜６と電荷蓄積容量５とは、電気的に直列に接続された構造になっているので、バイアス電極７にバイアス電圧を印加しておくと、半導体膜６内で電荷（電子−正孔対）が発生する。半導体膜６で発生した電子は＋電極側に、正孔は−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量５に電荷が蓄積される。

放射線画像検出器全体としては、電荷収集電極１１は２次元に複数配列されると共に、電荷収集電極１１に個別に接続された電荷蓄積容量５と、電荷蓄積容量５に個別に接続されたＴＦＴスイッチ４とを複数備えている。これにより、２次元の電磁波情報を一旦電荷蓄積容量５に蓄積し、ＴＦＴスイッチ４を順次走査していくことで、２次元の電荷情報を簡単に読み出すことができる。

以下に、放射線画像検出器の製造工程の一例について説明する。

まず、ガラス基板１上に、ＴａやＡｌ等の金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３００ｎｍに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより、走査配線２及びＣ_ｓ 電極１４を形成する。

そして、この走査配線２及びＣ_ｓ 電極１４を覆うようにして、ガラス基板１の略全面にＳｉＮ_Ｘ や、ＳｉＯ_Ｘ 等からなるゲート絶縁膜１５をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ）法により厚さ約３５０ｎｍに成膜する。なお、ゲート絶縁膜１５としては、ＳｉＮ_Ｘ やＳｉＯ_Ｘ に限らず、走査配線２及びＣ_ｓ 電極１４を陽極酸化した陽極酸化膜を併用することもできる。

また、ゲート絶縁膜１５を介して、走査配線２の上方にチャネル層８が配されるように、ＣＶＤ法により、アモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと称する）を、厚さ約１００ｎｍに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより、チャネル層８を形成する。

チャネル層８の上層にコンタクト層９が配されるように、ＣＶＤ法によりａ−Ｓｉを厚さ約４０ｎｍに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより、コンタクト層９を形成する。

さらに、コンタクト層９上に、ＴａやＡｌ等の金属膜をスパッタ蒸着により厚さ約３００ｎｍに成膜した後、所望の形状にパターニングすることにより、データ配線３及び接続電極１３を形成する。

このようにしてＴＦＴスイッチ４及び電荷蓄積容量５等を形成したガラス基板１の略全面を覆うようにＳｉＮ_Ｘ をＣＶＤ法で厚さ約３００ｎｍに成膜することにより、絶縁保護膜１７を形成する。その後、コンタクトホール１６となる接続電極１３上の所定の部分に形成された、ＳｉＮ_Ｘ 膜を除去しておく。

上記絶縁保護膜１７上の略全面を覆うように、感光性を有するアクリル樹脂等を厚さ約３μｍに成膜し、層間絶縁膜１２を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術によるパターニングを行い、絶縁保護膜１７におけるコンタクトホール１６となる部分と位置合わせをしてコンタクトホール１６を形成する。

層間絶縁膜１２上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ−Ｔｉｎ−Ｏｘｉｄｅ）等の非晶質透明導電酸化膜をスパッタ蒸着法にて厚さ約２００ｎｍに成膜し、所望の形状にパターニングして電荷収集電極１１を形成する。この時、絶縁保護膜１７及び層間絶縁膜１２に設けたコンタクトホール１６を介して、電荷収集電極１１と接続電極１３とを電気的に導通させる（短絡させる）。

なお、本実施形態では上述したように、アクティブマトリックス基板１０として電荷収集電極１１がＴＦＴスイッチ４の上方にオーバーラップする、いわゆる屋根型構造（マッシュルーム電極構造）を採用しているが、非屋根型構造を採用してもかまわない。また、スイッチング素子としてａ−Ｓｉを用いたＴＦＴ４を用いたが、これに限らず、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）を用いてもよい。また、データ配線３及び接続電極１３がゲート絶縁膜１５を介して走査配線２より上方にある逆スタガ構造を採用したが、スタガ構造にしてもよい。

上記のように形成されたアクティブマトリックス基板１０の画素配列領域をすべて覆うように、ａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）からなり電磁波導電性を有する半導体膜６を真空蒸着法により膜厚が約０．５ｍｍ〜１．５ｍｍになるように成膜する。

最後に、半導体膜６の略全面にＡｕ、Ａｌなどからなるバイアス電極７を真空蒸着法により約２００ｎｍの厚さで形成する。

なお、半導体膜６と電荷収集電極１１との界面に、電子又は正孔の半導体膜６への注入を阻止する電荷注入阻止層や、半導体膜６と電荷収集電極１１との密着性を向上させるバッファー層を形成してもよい。また同様に、半導体膜６とバイアス電極７の界面にも電荷注入阻止層やバッファー層を形成してもよい。電荷注入阻止層やバッファー層としてはａ−Ａｓ_２ Ｓｅ_３ や、アルカリ元素イオンやハロゲン元素イオンが添加されたａ−Ｓｅ等を用いることが可能である。

次に、上記構造の放射線画像検出器の動作原理について説明する。バイアス電極７とＣ_ｓ 電極１４との間に電圧を印加した状態で、半導体膜６にＸ線が照射されると、半導体膜６内に電荷（電子−正孔対）が発生する。そして、半導体膜６と電荷蓄積容量５とは電気的に直列に接続された構造となっているので、半導体膜６内に発生した電子は＋電極側に、正孔は−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量５に電荷が蓄積される。

電荷蓄積容量５に蓄積された電荷は、走査配線２への入力信号によってＴＦＴスイッチ４をＯＮ状態にすることによりデータ配線３を介して外部に取り出すことが可能となる。

そして、走査配線２とデータ配線３、ＴＦＴスイッチ４及び電荷蓄積容量５は、すべてＸＹマトリクス状に設けられているため、走査配線２に入力する信号を順次走査し、データ配線３からの信号をデータ配線３毎に検知することにより、二次元的にＸ線の画像情報を得ることが可能となる。

次に、本放射線画像信号読出装置の作用を図１、図４および図５++を用いて説明する。

まず、上述したように放射線画像検出器１０１に対してＸ線照射を行うことによりＸ線画像データの書き込みが行われる。上述したようにＸ線の照射量に応じて半導体膜６において発生した電荷は、各電荷収集電極１１に集められ、電荷収集電極１１に電気的に接続された電荷蓄積容量５に蓄積される。

そして、まず、図４に示すように、放射線画像信号の取得の前に、信号処理装置１０４から信号検出器１０２にリークレベル検出用の制御信号が出力される。そして、全走査配線２にＴＦＴスイッチ４がＯＦＦとなる信号を印加した状態で各データ配線３に流れ出した信号が、各データ配線３に接続された各信号検出器１０２により検出される。そして、各信号検出器１０２により検出された検出信号は、信号処理装置１０４に出力され、信号処理装置１０４において平均化され、リークレベル信号として求められる。そして、リークレベル信号は、リークレベル判断部１０４ａに出力される。そして、リークレベル判断部１０４ａにおいて、図４に示すように、リークレベル信号がリーク判断閾値よりも大きいかが判断される。

そして、信号検出装置１０４からスキャン信号制御装置１０３にＧｏｎ信号検出用の制御信号が出力され、この制御信号に応じてスキャン信号制御装置１０３から走査配線Ｇ１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ状態とするスキャン信号が出力される。また、このとき信号検出装置１０４から信号検出器１０２にもＧｏｎ信号検出用の制御信号が出力され、この制御信号に応じて信号検出器１０２は、各信号検出器１０２に接続されたデータ配線３に流れ出した信号を検出する。

そして、次に、信号検出装置１０４からスキャン信号制御装置１０３にＧｏｆｆ信号検出用の制御信号が出力され、この制御信号に応じてスキャン信号制御装置１０３から全走査配線にＴＦＴスイッチ４をＯＦＦ状態とする信号が出力される。また、このとき信号検出装置１０４から信号検出器１０２にもＧｏｆｆ信号検出用の制御信号が出力され、この制御信号に応じて信号検出器１０２は、各信号検出器１０２に接続されたデータ配線３に流れ出した信号を検出する。

そして、Ｇｏｎ信号検出用の制御信号に応じて信号検出器１０２によって検出されたＧｏｎ信号とＧｏｆｆ信号検出用の制御信号に応じて信号検出器１０２によって検出されたＧｏｆｆ信号とがリークレベル補正部１０４ｂに出力される。そして、リークレベル補正部１０４ｂは、リークレベル判断部１０４ａにおいて、リークレベル信号がリーク判断閾値よりも大きいと判断された場合には、Ｇｏｎ信号からＧｏｆｆ信号を減算して放射線画像信号を取得する。

そして、次に、信号検出装置１０４からスキャン信号制御装置１０３にＧｏｎ信号検出用の制御信号が再び出力され、この制御信号に応じてスキャン信号制御装置１０３から走査配線Ｇ２にＴＦＴスイッチ４をＯＮ状態とするスキャン信号が出力される。また、このとき信号検出装置１０４から信号検出器１０２にもＧｏｎ信号検出用の制御信号が出力され、この制御信号に応じて信号検出器１０２は、各信号検出器１０２に接続されたデータ配線３に流れ出した信号を検出する。

そして、次に、信号検出装置１０４からスキャン信号制御装置１０３にＧｏｆｆ信号検出用の制御信号が再び出力され、この制御信号に応じてスキャン信号制御装置１０３から走査配線Ｇ１にＴＦＴスイッチ４をＯＦＦ状態とする信号が出力される。また、このとき信号検出装置１０４から信号検出器１０２にもＧｏｆｆ信号検出用の制御信号が出力され、この制御信号に応じて信号検出器１０２は、データ配線３に接続されたデータ配線３に流れ出した信号を検出する。

そして、Ｇｏｎ信号検出用の制御信号に応じて信号検出器１０２によって検出されたＧｏｎ信号とＧｏｆｆ信号検出用の制御信号に応じて信号検出器１０２によって検出されたＧｏｆｆ信号とがリークレベル補正部１０４ｂに出力される。そして、リークレベル補正部１０４ｂは、リークレベル判断部１０４ａにおいて、リークレベル信号がリーク判断閾値よりも大きいと判断された場合には、Ｇｏｎ信号からＧｏｆｆ信号を減算して放射線画像信号を取得する。

そして、以後、上記と同様にして、Ｇｏｎ信号検出用の制御信号とＧｏｆｆ信号検出用の制御信号とが、信号処理装置１０４から交互に出力され、Ｇｏｎ信号検出用の制御信号に応じて各走査配線２に順次ＴＦＴスイッチをＯＮ状態とするスキャン信号が出力されるとともに、そのスキャン信号の出力の間にＧｏｆｆ信号検出用の制御信号に応じて全走査線２にＴＦＴスイッチをＯＦＦ状態とする信号が出力され、信号検出器１０２によりＧｏｎ信号とＧｏｆｆ信号とが交互に取得される。

そして、上記のようにして交互に取得されたＧｏｎ信号とＧｏｆｆ信号とは順次リークレベル補正部１０４ｂに出力され、順次Ｇｏｎ信号からＧｏｆｆ信号が減算されて放射線画像信号が取得される。

一方、図５に示すように、リークレベル検出用の制御信号に応じて取得されたリークレベル信号が、リークレベル判断部１０４ａにおいてリーク判断閾値以下と判断された場合には、上記と同様にＧｏｎ信号検出用の制御信号とＧｏｆｆ信号検出用の制御信号に応じてＧｏｎ信号とＧｏｆｆ信号とが交互に取得されるが、リークレベル補正部１０４ｂにおいては、これらの減算を行わずＧｏｎ信号をそのまま放射線画像信号として取得する。

上記のようにリークレベル判断部１０４ａにおいて、リークレベル信号がリーク判断閾値よりも大きいと判断された場合には、交互に取得されたＧｏｎ信号とＧｏｆｆ信号とが順次減算されて放射線画像信号が取得され、リークレベル判断部１０４ａにおいて、リークレベル信号がリーク判断閾値以下と判断された場合には、Ｇｏｎ信号がそのまま放射線画像信号として取得される。なお、本実施形態においては、リークレベル判断部１０４ａにおいて、リークレベル信号がリーク判断閾値以下と判断された場合においてもＧｏｆｆ信号を取得するようにしたが、Ｇｏｆｆ信号を信号検出器１０２により取得しないようにしてもよい。

そして、信号処理装置１０４のリークレベル補正部１０４ｂで取得された放射線画像信号はビデオ信号に変換された後、ディスプレイ２００に出力され、ディスプレイ２００において放射線画像が表示される。なお、本実施形態の放射線画像信号読出表示システムにおいては、放射線画像信号読出装置１００からディスプレイ２００にビデオ信号処理された放射線画像信号を出力するようにしたが、これに限らず、放射線画像信号をプリンタに出力してプリンタにより放射線画像を印刷したり、放射線画像信号をビデオ処理装置に出力したりするようにしてもよい。

なお、リークレベル信号は、放射線画像検出器１０１へのＸ線の照射量が大きいときに高くなる。これは、ＴＦＴスイッチ４にリーク電流が、ドレイン・ソース間の電圧に応じて変化するためである。Ｘ線照射量が高い場合には、半導体膜６の発生電荷量が多くなり、電荷蓄積容量５に蓄積される電荷量が高くなり、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電圧が高くなる。このため、結果的にリーク電流が高くなり、一つのデータ配線３に接続される全ＴＦＴスイッチ４のリーク電流の総和となるリークレベル信号も大きくなる。したがって、Ｘ線照射量が高い場合には、リークレベル補正が必要であるが、Ｘ線照射量が低い場合には、リークレベル補正が不要な場合がほとんどで、補正を行わないようにすることにより画像の品位の低下を防ぐことができる。

また、図１から図３に示した放射線画像検出器１０１は、電荷収集電極１１がＴＦＴスイッチ４上に配置されているため、ＴＦＴスイッチ４を保護する保護回路が構成されている。したがって、図１に示す放射線画像検出器１０１は、図６に示すような等価回路で表すことも可能である。図６に示す放射線画像検出器１０１においては、半導体膜６に照射されたＸ線量が増加すると、電荷蓄積容量５に蓄積される電荷量はＸ線量に比例して増加する。たとえば、１０ｍＲで画素電位が１０Ｖになるようなデバイスの場合、４００ｍＲが照射されると画素電位は４００Ｖに達する。一般的なＴＦＴスイッチ４の耐圧は１００Ｖ前後のため、このような耐圧ではＴＦＴスイッチ４が不可逆的に破壊されるが、図６に示すような構成の放射線画像検出器１０１の場合、画素電位が３０Ｖ前後からＴＦＴスイッチ４のリーク電流が徐々に増加し、画素の蓄積電荷をデータ配線３にリークし、画素電位の上昇を抑制する。したがって、放射線画像検出器１０１に照射されたＸ線量が大線量である場合には、データ配線３に流れ出すリーク電流が大きくなるので、上記のようにリークレベル補正部１０４ｂにおいてリークレベル補正を行うことが有効である。一方、放射線画像検出器１０１に照射されたＸ線量が１０ｍＲ前後では画素電位は１０Ｖしか印加されないため、１０ｐＡ以下しかリーク電流が流れないためリークレベル補正部１０４ｂにおけるリーク補正は不要である。

また、上記実施形態の放射線画像検出器１０１においては、上記のように電荷収集電極１１をＴＦＴスイッチ４上に配置することにより、ＴＦＴスイッチ４の保護回路を構成するようにしたが、たとえば、ＴＦＴスイッチ４としてｎ型トランジスタを用い、半導体膜のバイアス電圧を負電圧とするようにしてもよい。このように構成した場合には、上記実施形態の放射線画像検出器１０１のように保護回路を構成する必要がない。負バイアスの構成では、電荷蓄積容量に蓄積される画素電位も負電位となり、一定電圧を下回り、ゲートのＬｏｗ電圧（−１０Ｖ程度）以下になると、チャネル電位の方が高くなり、ＴＦＴスイッチ４が自動的にＯＮ動作する。したがって、上記のような保護回路を構成しなくても、リーク機構を構成することができ、ＴＦＴスイッチ４の破壊を防止することができる。そして、上記のような構成においてもリーク電流を検出し、そのリークレベルの大きさに応じて、上記のようにリークレベル補正部におけるリーク補正の有無を切り替えるようにしてもよい。

また、上記実施形態においては、リークレベルに基づいてリークレベル補正部におけるリーク補正の有無を切り替えるようにしたが、これに限らず、たとえば、リークレベルに基づいて放射線画像検出器に照射されるＸ線照射量を変更するようにしてもよい。たとえば、動画撮影時には瞬時にＸ線照射量を最適化することが求められる。そして、リークレベルが大きいことはＸ線の露出量が高いことと高い関連性があるため、本発明により検出したリークレベルをＸ線源に露出補正信号としてフィードバックすることで、Ｘ線照射量を最適化することができる。

また、リークレベルを常時モニタリングすることによってデバイスの管理を行うようにしてもよい。放射線画像検出器の半導体膜は材料的に不安定で、特に温度変化によって特性が劣化する。リークレベルが増加することと、特性劣化により点欠陥が増加することとは高い関連性がある。したがって、常時システム側にリークレベルの情報を送信し、リークレベルが所定の閾値を超えた場合には、システムをストップするようにすることにより、上記点欠陥の増加による誤診を防止することができる。

本発明の画像信号読出装置の一実施形態を適用した放射線画像信号読出表示システムの概略構成図 放射線画像検出器の１画素単位の構造を示す断面図 放射線画像検出器の１画素単位の構造を示す平面図 放射線画像信号読出表示システムの作用を説明するためのタイミングチャート 放射線画像信号読出表示システムの作用を説明するためのタイミングチャート 放射線画像検出器のその他の等価回路図 従来の放射線画像検出器の等価回路図

符号の説明

１ ガラス基板
２ 走査配線
３ データ配線
４ ＴＦＴスイッチ
５ 電荷蓄積容量
６ 半導体膜
７ バイアス電極
８ チャネル層
９ コンタクト層
１０ アクティブマトリックス基板
１１ 電荷収集電極
１２ 層間絶縁膜
１３ 接続電極
１４ Ｃｓ電極
１５ ゲート絶縁膜
１６ コンタクトホール
１７ 絶縁保護膜
１０１ 放射線画像検出器
１０２ 信号検出器（リークレベル検出部）
１０３ スキャン信号制御装置
１０４ 信号処理装置
１０４ａ リークレベル判断部
１０４ｂ リークレベル補正部
１０５ 画像センサ部

Claims (10)

1. 記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、該電荷発生層において発生した電荷を収集する収集電極、該収集電極によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量および該蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素と前記ＴＦＴスイッチをＯＮ／ＯＦＦするための多数の走査線と前記蓄積容量に蓄積された電荷が読み出される多数のデータ線とを備えた検出層とが積層された画像検出器から画像信号を読み出す画像信号読出方法において、
   前記画像信号の読出しの前に、前記走査線に前記ＴＦＴスイッチがＯＦＦとなる信号を印加した状態で前記データ線に流れ出すリークレベルを検出することを特徴とする画像信号読出方法。
2. 前記リークレベルが予め設定した所定の閾値を超えた場合にのみ、
   前記リークレベルに基づいて前記画像信号の補正を行うことを特徴とする請求項１記載の画像信号読出方法。
3. 前記リークレベルに基づく前記画像信号の補正が、
   前記各走査線毎に接続された前記ＴＦＴスイッチを順次ＯＮ状態にして画像信号を検出するステップと、
   前記各走査線毎の画像信号の検出毎に、前記リークレベルを検出するステップと、
   前記走査線毎に検出された画像信号と前記リークレベルとを演算して補正済画像信号を生成するステップとを含むことを特徴とする請求項２記載の画像信号読出方法。
4. 記録用の電磁波の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層と、該電荷発生層において発生した電荷を収集する収集電極、該収集電極によって収集された電荷を蓄積する蓄積容量および該蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチを有する多数の画素と前記ＴＦＴスイッチをＯＮ／ＯＦＦするための多数の走査線と前記蓄積容量に蓄積された電荷が読み出される多数のデータ線とを備えた検出層とが積層された画像検出器と該画像検出器から画像信号を読み出す画像信号読出部とを備えた画像信号読出装置において、
   前記画像信号の読出しの前に、前記走査線に前記ＴＦＴスイッチがＯＦＦとなる信号を印加した状態で前記データ線に流れ出すリークレベルを検出するリークレベル検出部を備えたことを特徴とする画像信号読出装置。
5. 前記リークレベル検出部により検出されたリークレベルが予め設定した所定の閾値を超えた場合にのみ、前記リークレベルに基づいて前記画像信号の補正を行うリークレベル補正部をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の画像信号読出装置。
6. 前記リークレベル補正部が、前記各走査線毎に接続された前記ＴＦＴスイッチを順次ＯＮ状態にして画像信号を検出し、前記各走査線毎の画像信号の検出毎に、前記リークレベルを検出し、前記走査線毎に検出された画像信号と前記リークレベルとを演算して補正済画像信号を生成することによって前記リークレベルに基づく前記画像信号の補正を行うものであることを特徴とする請求項５記載の画像信号読出装置。
7. 前記画像検出器が、放射線を検出するものであることを特徴とする請求項４から６いずれか１項記載の画像信号読出装置。
8. 前記画像検出器が、前記電荷発生層に直接放射線を受けて電荷を発生するものであることを特徴とする請求項７記載の画像信号読出装置。
9. 前記画像検出器が、前記蓄積容量に蓄積する電荷量が一定量を超えた際に、前記ＴＦＴスイッチのＯＮ／ＯＦＦに依存せずに前記データ線に前記蓄積容量に蓄積した電荷の一部をリークする機構を備えたものであることを特徴とする請求項４から８いずれか１項記載の画像信号読出装置。
10. 請求項４から９いずれか１項記載の画像信号読出装置と、該画像信号読出装置からの出力をプリンタ、ビデオ処理装置、ディスプレイに出力する機構とを備えたことを特徴とする画像信号読出システム。

Images