JP2009186268A - 画像検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電荷読出時の出力信号のＳ／Ｎ比を向上させる。
【解決手段】電荷を蓄積する蓄積容量44及び蓄積容量44の一端に接続されたＴＦＴ46を備えた複数の画素部48がマトリクス状に配置されたＴＦＴ基板42の全面に、照射された放射線を電荷へ変換する電荷変換層が設けられた構成の放射線検出パネルにおいて、ゲート線52と交差する矢印Ｂ方向に沿って並ぶ画素部から各々構成される個々の画素部列に対応して、ＴＦＴ46がオンした画素部48の蓄積容量44の一端を、オペアンプ98,コンデンサ100,102から成る複数のチャージアンプのうちの互いに異なるチャージアンプの入力端と導通させるデータ線54を矢印Ｂ方向に沿って複数設けると共に、電気的に互いに分離され、蓄積容量44の他端を個々の画素部列毎に異なるチャージアンプの入力端に接続する蓄積容量配線56を矢印Ｂ方向に沿って複数設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は画像検出装置に係り、特に、照射された放射線又は電磁波を電荷へ変換して画素単位で蓄積する画像検出装置に関する。

医療診断を目的とした放射線撮影において、被写体を透過した放射線を、放射線に感度を有する光電変換層を備えた放射線検出器に照射し、放射線検出器への照射放射線量に応じて放射線検出器に蓄積された電荷を、読み出しの単位領域毎に電流として順次読み出し、読み出した電流をデジタルデータへ変換することで、デジタルの放射線画像を得るシステムが知られている。また、放射線検出器として、マトリクス状に配置された多数個のＴＦＴ(Thin Film Transistor)及び信号配線がガラス基板上に形成されて成るＴＦＴアクティブマトリクス基板上に光電変換層を形成した構成の放射線検出パネル(直接変換方式の放射線検出パネル)も知られている(例えば特許文献１参照)。

例として図８に示すように、正バイアス直接変換方式の放射線検出パネル１３０は、電極１３２、ドレインが電極１３２に接続されゲートがゲート配線１４８に接続されたＴＦＴ１３４、及び、一端が電極１３２に接続された蓄積容量１３６を各々備えた多数の画素部１３８がマトリクス状に配列されて成るＴＦＴアクティブマトリクス基板１４０を備え、このＴＦＴアクティブマトリクス基板１４０上にａ−Ｓｅを主成分とする光電変換層１４２が形成されて構成されている。また、個々の画素部１３８のＴＦＴ１３４のソースはデータ配線１４４を介して増幅器１５０の入力端に各々接続されており、個々の画素部１３８の蓄積容量１３６の他端は蓄積容量配線１４６を介して基板１４０上又は基板１４０外で互いに接続され、蓄積容量配線１４６は個々の増幅器１５０の入力端に各々接続されている。

なお、例として図９には、従来の放射線検出パネルにおける蓄積容量配線の配置の典型例として、多数本の蓄積容量配線がゲート配線と平行に設けられており、これらの蓄積容量配線が放射線検出パネル上の画像領域外に設けられた接続配線を介して相互に接続され、この接続配線がＴＣＰ(Tape Carrier Package)を経由してプリント基板と接続され、基準電位に維持される構成が示されている。

光電変換層１４２には正のバイアス電圧が印加されており、放射線検出パネル１３０に放射線が照射されると、光電変換層１４２で照射放射線量に応じた大きさの電荷が発生し、発生した電荷は個々の画素部１３８の電極１３２を介して蓄積容量１３６に蓄積される。また、ＴＦＴ１３４をオンさせる制御信号が制御信号配線１４８を介してＴＦＴ１３４のゲートに入力されると、ＴＦＴ１３４がオンすることで、蓄積容量１３６に蓄積されている電荷が電流として増幅器１５０に入力され、蓄積電荷量、すなわち照射放射線量に応じた信号が増幅器１５０から出力される。なお、増幅器１５０からの出力信号は図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタルデータへ変換される。

なお、上述した放射線検出パネルは、照射された放射線を光電変換層が電荷へ直接変換する構成（直接変換方式）であるが、この構成以外に、照射された放射線を電磁波（例えば可視光等）へ一旦変換した後に、変換後の電磁波を電荷へ変換する構成（間接変換方式）も知られている。
特開２００１−２５７３３３号公報

一般に、放射線検出パネルでは個々の画素部の蓄積容量に蓄積される電荷量が微弱であり、またガラス基板上に形成されたデータ配線は、プリント基板上に形成された信号配線と比較して電気抵抗が高い。このため、電荷読出時にデータ配線を流れる信号電流が微弱で (例えばｐＡ(ピコアンペア)レベル程度)、かつ信号電流にノイズも重畳し易く、電荷読出時の信号電流のＳ／Ｎ比が低いという問題があった。

本発明は上記事実を考慮して成されたもので、電荷読出時の出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる画像検出装置を得ることが目的である。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明に係る画像検出装置は、照射された放射線又は電磁波を電荷へ変換する変換部と、前記変換部で変換された電荷を蓄積する蓄積容量及び前記蓄積容量の一端に接続されたスイッチング手段を各々備えた複数の画素部から成る画素群と、入力端に接続された一対の配線を流れる電流の差分を検出する複数の信号検出手段と、前記スイッチング手段のオン時に前記蓄積容量の一端が前記信号検出手段の入力端と導通するように、前記画素群のうち互いに異なる画素部の前記スイッチング手段を前記複数の信号検出手段のうちの互いに異なる信号検出手段の一方の入力端と接続する複数のデータ配線と、互いに分離され、前記画素群のうち互いに異なる画素部の前記蓄積容量の他端をそれぞれの画素部に対応する信号検出手段の他方の入力端と接続する複数の蓄積容量配線と、を有している。

請求項１記載の発明は、例として図１(Ａ)にも示すように、照射された放射線又は電磁波を電荷へ変換する変換部１０と、変換部１０で変換された電荷を蓄積する蓄積容量１４及び蓄積容量１４の一端に接続されたスイッチング手段１６を各々備えた複数の画素部１２から成る画素群１８を備えており、変換部１０に照射された放射線又は電磁波は変換部１０によって電荷へ変換され、変換された電荷は個々の画素部１２の蓄積容量１４に各々蓄積される。

また請求項１記載の発明は、入力端に接続された一対の配線を流れる電流の差分を検出する複数の信号検出手段２０を備えており、スイッチング手段１６のオン時に蓄積容量１４の一端が信号検出手段２０の入力端と導通するように、画素群１８のうち互いに異なる画素部１２のスイッチング手段１６を複数の信号検出手段２０のうちの互いに異なる信号検出手段２０の一方の入力端と接続する複数のデータ配線２２と、互いに分離され、画素群１８のうち互いに異なる画素部１２の蓄積容量１４の他端をそれぞれの画素部１２に対応する信号検出手段２０の他方の入力端と接続する複数の蓄積容量配線２４が設けられている。

ここで、変換部１０で変換された電荷が個々の画素部１２の蓄積容量１４に蓄積されている状態では、例として図１(Ｂ)に示すように、互いに極性が異なる同一電荷量の電荷が蓄積容量１４の一端側と他端側に保持されている。この状態でスイッチング手段１６がオンされると、蓄積容量１４の一端側（スイッチング手段１６が接続されている側）に保持されていた電荷が信号電流Ｉsとしてデータ配線２２を流れていき、蓄積容量１４の一端側に保持されていた電荷量が変化するが、この電荷量の変化に伴い蓄積容量１４の他端側に保持されていた電荷量も変化することで、信号電流Ｉsと振幅がほぼ同じで向きが逆の信号電流Ｉs'が蓄積容量配線２４を流れる（後述のようにデータ配線２２と蓄積容量配線２４の線抵抗が同一であれば信号電流Ｉsと信号電流Ｉs'の振幅は一致する）。従来の構成では、個々の画素部の蓄積容量に接続された蓄積容量配線を互いに接続しているので、信号電流Ｉs'がデバイス全域に接続されている蓄積容量配線や装置のＧＮＤ配線（接地配線）により拡散されてしまい、実質的に信号電流Ｉsのみを増幅して出力信号としている。

これに対して請求項１記載の発明では、互いに分離された複数の蓄積容量配線により、互いに異なる画素部の蓄積容量の他端がそれぞれの画素部に対応する信号検出手段の入力端と接続されていると共に、個々の信号検出手段を、入力端に接続された一対の配線を流れる電流の差分を検出する構成としているので、信号検出手段からの出力信号における信号成分のレベルは、データ配線を流れる電流と蓄積容量配線を流れる電流の差分がＩs−(−Ｉs')≒２Ｉsとなることで従来のおよそ２倍となる。また、データ配線を流れる信号電流Ｉsと蓄積容量配線を流れる信号電流Ｉs'のうちの一方にランダムなノイズが重畳された場合には、信号検出手段からの出力信号におけるノイズ成分のレベルはおよそ√２倍になる。従って、信号成分のレベルがおよそ２倍になる一方で、ノイズ成分のレベルがおよそ√２倍になることで、出力信号のＳ／Ｎ比はおよそ√２倍に向上する。

また、データ配線を流れる信号電流Ｉs及び蓄積容量配線を流れる信号電流Ｉs'に同じタイミングで同じ極性・振幅のノイズ（この種のノイズをコモンモードノイズともいう）が重畳された場合には、信号検出手段によって信号電流Ｉsと信号電流Ｉs'の差分が検出されることで、信号電流Ｉs及び信号電流Ｉs'に各々同様に重畳されたノイズはおよそキャンセルされるので、この種のノイズが重畳された場合に出力信号のＳ／Ｎ比が悪化することも回避することができる。従って、請求項１記載の発明によれば、電荷読出時の出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。

なお、請求項１記載の発明において、画素群が複数設けられ、個々の画素部のスイッチング手段が個々の画素群を単位として互いに異なる時期にオンされる構成であってもよい。この場合、例えば請求項２に記載したように、複数のデータ配線は、個々の画素群を構成する複数の画素部のうちの互いに異なる画素部のスイッチング手段と各々接続され、複数の蓄積容量配線は、個々の画素群を構成する複数の画素部のうちの互いに異なる画素部の蓄積容量と各々接続されていることが好ましい。上記構成では、個々の蓄積容量配線が各々複数の画素部の蓄積容量と接続されていることになるが、蓄積容量が同一の蓄積容量配線に接続されている複数の画素部は、スイッチング手段が互いに異なる時期にオンされる画素部であるので、個々の蓄積容量配線に複数の画素部の蓄積容量が接続されていることが出力信号のＳ／Ｎ比の悪化等の悪影響を及ぼすことはなく、個々の蓄積容量配線に複数の画素部の蓄積容量が接続されていることで、蓄積容量配線の数の増大を抑制することができ、構成の簡素化を実現することができる。

また、請求項２記載の発明において、個々の画素群を構成する複数の画素部が、基板上に第１方向に沿って配列されていると共に、複数の画素群が基板上に第１方向と交差する第２方向に沿って配列されている場合、同一画素群の画素部が基板上に第１方向に沿って並ぶ一方、互いに異なる画素群の画素部（スイッチング手段が互いに異なる時期にオンされる画素部）が基板上に第２方向に沿って並ぶことになるので、例えば請求項３に記載したように、基板上に、第１方向に沿い複数の画素群のうちの互いに異なる画素群の各画素部のスイッチング手段の各々へ制御信号を供給するための複数の制御信号配線を設け、複数のデータ配線及び複数の蓄積容量配線を基板上に第２方向に沿って各々設けることが好ましい。

これにより、複数のデータ配線を、個々の画素群を構成する複数の画素部のうちの互いに異なる画素部のスイッチング手段と各々接続し、複数の蓄積容量配線を、個々の画素群を構成する複数の画素部のうちの互いに異なる画素部の蓄積容量と各々接続すると共に、個々の画素群を単位としてスイッチング手段をオンさせることを、基板上に設けた各配線の錯綜等を招くことなく実現することができ、基板上における各配線の配置を決定する等の設計作業の容易化を実現することができる。

また、請求項１〜請求項３の何れかに記載の発明において、複数のデータ配線及び複数の蓄積容量配線は、例えば請求項４に記載したように、少なくとも、互いに同一の信号検出手段の入力端に接続されたデータ配線と蓄積容量配線を単位として、線抵抗がほぼ同一とされていることが好ましい。これにより、互いに同一の信号検出手段の入力端に接続されたデータ配線及び蓄積容量配線を流れる電流（信号電流Ｉs及び信号電流Ｉs'）に同じタイミングで同じ極性・振幅のノイズ（コモンモードノイズ）が重畳された場合に、各電流におけるノイズ成分のレベルが等しくなる（互いに同一の信号検出手段の入力端に接続されたデータ配線及び蓄積容量配線を流れる電流の大きさ自体も等しくなる）ので、互いに同一の信号検出手段の入力端に接続されたデータ配線及び蓄積容量配線を流れる電流に同じタイミングで同じ極性・振幅のノイズが重畳された場合に、重畳されたノイズが正確にキャンセルされ、出力信号のＳ／Ｎ比を更に向上させることができる。

また、請求項１〜請求項４の何れかに記載の発明において、信号検出手段としては、例えば請求項５に記載したように、チャージアンプや電流電圧アンプを適用することができる。

以上説明したように本発明は、入力端に接続された一対の配線を流れる電流の差分を検出する複数の信号検出手段を設け、電荷を蓄積する蓄積容量及び該蓄積容量の一端に接続されたスイッチング手段を各々備えた複数の画素部の蓄積容量の一端が、スイッチング手段のオン時に互いに異なる信号検出手段の入力端と導通するように、複数のデータ配線により、互いに異なる画素部のスイッチング手段を互いに異なる信号検出手段の入力端と接続すると共に、互いに異なる画素部の蓄積容量の他端を、互いに分離された複数の蓄積容量配線により、互いに異なる信号検出手段の入力端と接続したので、電荷読出時の出力信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる、という優れた効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。図２には本実施形態に係る放射線画像撮影装置３０が示されている。放射線画像撮影装置３０は、放射線（例えばエックス線（Ｘ線）等）を発生する放射線発生部３２と、放射線発生部３２と間隔を隔てて配置された放射線検出パネル３４を備えている。放射線発生部３２と放射線検出パネル３４の間は、撮影時に被写体３６が位置する撮影位置とされ、放射線発生部３２から射出され撮影位置に位置している被写体３６を透過することで画像情報を担持した放射線は放射線検出パネル３４に照射される。なお、放射線画像撮影装置３０は請求項１等に記載の画像検出装置に対応している。

図５に示すように、放射線検出パネル３４は、図示しない高圧電源に接続されたバイアス電極３８、電磁波導電性を有する光電変換層４０及びＴＦＴアクティブマトリクス基板４２が順に積層されて構成されている。光電変換層４０は例えばセレンを主成分（例えば含有率５０％以上）とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）から成り、放射線が照射されると、照射された放射線量に応じた電荷量の電荷（電子−正孔の対）を内部で発生することで、照射された放射線を電荷へ変換する。これにより、照射された放射線が担持している画像情報が電荷情報へ変換されることになる。なお、光電変換層４０は本発明に係る変換部に対応している。

また図３に示すように、ＴＦＴアクティブマトリクス基板４２上には、光電変換層４０で発生された電荷を蓄積する蓄積容量４４と、蓄積容量４４に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴ４６を備えた画素部４８（なお、図３では個々の画素部４８に対応するバイアス電極３８及び光電変換層４０を光電変換部５０として模式的に示している）がマトリクス状に多数個配置されており、更に、図３の矢印Ａ方向（請求項３に記載の第１方向に相当）に沿って延設され個々の画素部４８のＴＦＴ４６をオンオフさせるための複数本のゲート配線５２と、図３の矢印Ａ方向と直交する矢印Ｂ方向に沿って延設されオンされたＴＦＴ４６を介して蓄積容量４４から蓄積電荷を読み出すための複数本のデータ配線５４と、図３の矢印Ｂ方向（請求項３に記載の第２方向に相当）に沿って延設され個々の画素部４８の蓄積容量４４と接続された複数本の蓄積容量配線５６も設けられている。なお、ゲート配線５２は請求項３に記載の制御信号配線に対応している。

なお、ゲート配線５２は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板４２上にマトリクス状に配置されている多数個の画素部４８を図３の矢印Ａ方向に沿って並ぶ複数個の画素部４８から成る画素部の行毎に分けたときの画素部の行と同数だけ設けられており、個々のゲート配線５２は互いに異なる画素部の行（を構成する個々の画素部４８）に各々接続されている。また、データ配線５４及び蓄積容量配線５６は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板４２上にマトリクス状に配置されている多数個の画素部４８を、図３の矢印Ｂ方向に沿って並ぶ複数個の画素部４８から成る画素部列毎に分けたときの画素部列の数と同数だけ各々設けられており（例として図６も参照）、複数本のデータ配線５４は互いに異なる画素部列（を構成する個々の画素部４８）に各々接続され、複数本の蓄積容量配線５６についても互いに異なる画素部列（を構成する個々の画素部４８）に各々接続されている。また、本実施形態では個々のデータ配線５４及び個々の蓄積容量配線５６の線抵抗が互いにほぼ同一とされている。

なお、ＴＦＴアクティブマトリクス基板４２上に設けられた多数個の画素部４８のうち、同一のゲート配線５２に接続された複数の画素部４８（画素部の単一の行を構成する各画素部４８）は本発明に係る画素群に対応しており、蓄積容量４４は本発明に係る蓄積容量に、ＴＦＴ４６は本発明に係るスイッチング手段に、データ配線５４は本発明に係るデータ配線に、蓄積容量配線５６は本発明に係る蓄積容量配線に各々対応している。また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板４２は請求項３に記載の基板に対応している。

ＴＦＴアクティブマトリクス基板４２の個々の画素部４８は、支持基板としての図５に示すガラス基板６０上に各々形成されている。なお、ガラス基板６０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。また図５に示すように、個々の画素部４８には、ガラス基板６０上に、ゲート電極６２、蓄積容量下部電極６４、ゲート絶縁膜６６、半導体層６８、ソース電極７０、ドレイン電極７２、蓄積容量上部電極７４、絶縁保護膜７６、絶縁保護膜７８及び電荷収集電極８０が各々形成されており、このうちゲート電極６２、ゲート絶縁膜６６、ソース電極７０、ドレイン電極７２及び半導体層６８は前述のＴＦＴ４６を構成し、蓄積容量下部電極６４、ゲート絶縁膜６６及び蓄積容量上部電極７４は前述の蓄積容量４４を構成している。

ＴＦＴ４６のゲート電極６２が形成された金属層にはゲート配線５２も形成されており（図示省略）、図４に示すようにＴＦＴ４６のゲート電極６２はゲート配線５２に接続されている。また、ＴＦＴ４６のソース電極７０は、コンタクトホールを介して各々データ配線５４に接続されており、ＴＦＴ４６のドレイン電極７２は蓄積容量上部電極７４に接続されている。更に、蓄積容量下部電極６４が形成された金属層には、図３の矢印Ｂ方向に沿って延びる蓄積容量配線５６も形成されており、図４に示すように、蓄積容量下部電極６４は蓄積容量配線５６に接続されている。なお、ＴＦＴアクティブマトリクス基板４２には、図３の矢印Ｂ方向に沿って並ぶ複数個の画素部４８から成る画素部列が複数設けられているが、図３にも示すように、個々の蓄積容量配線５６は互いに異なる画素部列を構成する画素部４８の蓄積容量４４（の蓄積容量下部電極６４）にのみ接続されており、個々の蓄積容量配線５６は電気的に互いに分離されている。

すなわち、個々の蓄積容量配線５６は、図６を先に説明した図９と比較しても明らかなように、ＴＦＴアクティブマトリクス基板４２上（又は基板４２の外）に設けられた接続配線を介して互いに接続されることなく、ＴＣＰ上に設けられたアンプＩＣ（このアンプＩＣには後述するオペアンプ９８等が複数個内蔵されている）に直接接続されており（データ配線も同様）、個々の蓄積容量配線５６は電気的に互いに分離・絶縁されている。

また、ゲート絶縁膜６６はＳｉＮ_Ｘ やＳｉＯ_Ｘ 等から成り、ゲート電極６２やゲート配線５２、蓄積容量下部電極６４、蓄積容量配線５６を覆うように設けられており、ゲート電極６２を覆う部位においてはＴＦＴ４６におけるゲート絶縁膜として作用し、蓄積容量下部電極６４を覆う部位においては蓄積容量４４における誘電体層として作用する。従って、蓄積容量下部電極６４と蓄積容量上部電極７４が重畳している領域が蓄積容量４４として機能する。

また半導体層６８はＴＦＴ４６のチャネル部として機能し、ソース電極７０とドレイン電極７２との間は半導体層６８を介して導通される。また、絶縁保護膜７６はガラス基板６０上の単一の画素部４８に相当する領域のほぼ全面（ほぼ全領域）に亘って形成されており、ドレイン電極７２及びソース電極７０の保護と電気的な絶縁分離を実現している。また、絶縁保護膜７６のうち蓄積容量下部電極６４と対向している部分にはコンタクトホール８２が形成されている。

また、電荷収集電極８０は非晶質透明導電酸化膜から成り、コンタクトホール８２を埋めるように形成されており、ソース電極７０、ドレイン電極７２及び蓄積容量上部電極７４の上方に形成されている。電荷収集電極８０と光電変換層４０とは電気的に導通しており、光電変換層４０で発生した電荷は電荷収集電極８０で収集される。絶縁保護膜７８は感光性を有するアクリル樹脂から成り、ＴＦＴ４６とそれ以外の部分との電気的な絶縁分離を実現している。絶縁保護膜７８にはコンタクトホール８２が貫通しており、電荷収集電極８０はコンタクトホール８２を介して蓄積容量上部電極７４と接続されている。

また図２に示すように、放射線画像撮影装置３０は、マイクロコンピュータや各種の電気回路を含んで構成された制御装置８４を備えており、放射線発生部３２及び放射線検出パネル３４は制御装置８４に接続されている。すなわち制御装置８４は、放射線発生部３２に接続され放射線発生部３２による放射線の発生を制御する放射線発生制御部８６と、放射線検出パネル３４の個々のゲート配線５２に各々接続されゲート配線５２を介して各画素部４８のＴＦＴ４６をオンオフさせるゲート線駆動部８８と、放射線検出パネル３４の個々のデータ配線５４及び個々の蓄積容量配線５６に各々接続され放射線検出パネル３４の各画素部４８の蓄積容量４４からデータ配線５４を経由して出力された信号に対して増幅やＡ／Ｄ変換等の所定の信号処理を行う信号検出部９０と、ゲート線駆動部８８及び信号検出部９０に接続され放射線検出パネル３４からの電荷読出時にゲート線駆動部８８及び信号検出部９０の動作を制御する読出制御部９２と、信号検出部９０に接続され所定の信号処理を経て信号検出部９０から出力される画像信号が表す画像に対して所定の画像処理（例えばオフセット補正やシェーディング補正等の各種補正）を行う画像処理部９４と、画像処理部９４による画像処理を経た画像信号を画像として表示させるためのディスプレイ９６を備えている。

図３に示すように、信号検出部９０は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板４２に設けられた画素部列の数（データ配線５４及び蓄積容量配線５６の数）と同数のオペアンプ９８を備えており、放射線検出パネル３４に設けられた個々のデータ配線５４は互いに異なるオペアンプ９８の反転入力端に各々接続されている。また、放射線検出パネル３４に設けられた個々の蓄積容量配線５６も互いに異なるオペアンプ９８の非反転入力端に接続されており、より詳しくは自配線と同一の画素部列に接続されたデータ配線５４（自配線と対になるデータ配線５４）と同一のオペアンプ９８の非反転入力端に各々接続されている。

個々のオペアンプ９８は、出力端がマルチプレクサ(ＭＰＸ)１０４の入力端に接続されていると共に、反転入力端がコンデンサ１００を介して出力端に接続され、非反転入力端がコンデンサ１０２を介して接地されている。これにより、個々のオペアンプ９８は、反転入力端に接続されたデータ配線５４を流れる電流と、非反転入力端に接続された蓄積容量配線５６を流れる電流（蓄積容量４４に蓄積されていた電荷量に応じた電流）の差分を検出し、検出した差分に応じたレベルの信号を出力するチャージアンプとして機能する。なお、チャージアンプとして機能するオペアンプ９８、コンデンサ１００、１０２は本発明に係る信号検出手段に対応している。また、ＭＰＸ１０４の出力端はＡ／Ｄ変換器１０６の入力端に接続されており、Ａ／Ｄ変換器１０６の出力端は画像処理部９４に接続されている。

なお、上記のようにＭＰＸ１０４及びＡ／Ｄ変換器１０６を１個づつ設ける構成に代えて、ＭＰＸ１０４を省略しオペアンプ９８（チャージアンプ）と同数個のＡ／Ｄ変換器１０６を互いに異なるオペアンプ９８（チャージアンプ）の出力端に各々接続した構成を採用してもよい。

次に本実施形態の作用を説明する。放射線画像撮影装置３０による被写体３６の撮影時に、制御装置８４の放射線発生制御部８６は、撮影位置に被写体３６が位置しており、かつ放射線検出パネル３４のバイアス電極３８に高電圧が印加されている状態で、放射線発生部３２から射出された放射線が被写体３６に照射されるように、放射線発生部３２からの放射線の射出を制御する。放射線発生部３２から射出され被写体３６を透過することで画像情報を担持した放射線は放射線検出パネル３４に照射されるが、このとき放射線検出パネル３４のバイアス電極３８には高電圧が印加されているので、放射線検出パネル３４の光電変換層４０内では、放射線検出パネル３４の受光面上の各部位における照射放射線量に応じた電荷量の電荷（電子−正孔対）が発生する。

そして、光電変換層４０と蓄積容量４４は電荷収集電極８０を介して電気的に直列に接続されているので、例として図７にも示すように、放射線検出パネル３４に設けられた個々の画素部４８において、光電変換層４０内で発生した正孔（又は電子）が蓄積容量上部電極７４側に移動し、これに伴って蓄積容量上部電極７４と対向する蓄積容量下部電極６４に、蓄積容量上部電極７４側に移動した正孔（又は電子）と釣り合う電子（又は正孔）が集まることで、個々の画素部４８の蓄積容量４４には、光電変換層４０で発生した電荷量の電荷、すなわち照射放射線量に応じた電荷量の電荷が各々蓄積される。

続いて、放射線検出パネル３４の各画素部４８の蓄積容量４４からの電荷の読出しが行われる。すなわち、制御装置８４の読出制御部９２は、画素部４８のＴＦＴ４６をオンさせるオン信号が単一のゲート配線５２に一定時間供給されるようにゲート線駆動部８８を制御する。これにより、オン信号が供給された単一のゲート配線５２に接続されている個々の画素部４８では、ＴＦＴ４６が各々オンすることで、蓄積容量４４のうち蓄積容量上部電極７４側に保持されていた正孔（又は電子）が信号電流Ｉs(図７参照)としてデータ配線５４を流れると共に、蓄積容量４４のうち蓄積容量下部電極６４側に保持されていた電子（又は正孔）が、信号電流Ｉsと振幅がほぼ同じで向きが逆の信号電流Ｉs' (図７参照)として蓄積容量配線５６を流れる。

ここで、本実施形態では、個々の蓄積容量配線５６が電気的に互いに分離され、互いに異なるオペアンプ９８の非反転入力端に各々接続されていると共に、個々のオペアンプ９８を、反転入力端に接続されたデータ配線５４を流れる電流(信号電流Ｉs)と、非反転入力端に接続された蓄積容量配線５６を流れる電流(信号電流Ｉs')の差分に応じたレベルの信号を出力するチャージアンプとして機能するように構成しているので、個々のオペアンプ９８からの出力信号における信号成分のレベルは、データ配線５４を流れる電流と蓄積容量配線５６を流れる電流の差分がＩs−(−Ｉs')≒２Ｉsとなることで従来のおよそ２倍となる。一方、データ配線５４を流れる信号電流Ｉsと蓄積容量配線５６を流れる信号電流Ｉs'のうちの一方にランダムなノイズが重畳された場合、オペアンプ９８からの出力信号に含まれているノイズ成分のレベルはおよそ√２倍になる。従って、個々のオペアンプ９８（チャージアンプ）からの出力信号のＳ／Ｎ比はおよそ√２倍に向上する。

また、本実施形態では個々のデータ配線５４及び個々の蓄積容量配線５６の線抵抗が互いにほぼ同一とされているので、対となるデータ配線５４と蓄積容量配線５６（同一の画素部(列)に接続されたデータ配線５４と蓄積容量配線５６）を流れる信号電流Ｉsと信号電流Ｉs'の振幅はおよそ一致すると共に、対となるデータ配線５４と蓄積容量配線５６を流れる信号電流Ｉs及び信号電流Ｉs'に同じタイミングで同じ極性・振幅のノイズ（コモンモードノイズ）が重畳された場合にも、信号電流Ｉsに重畳されるノイズ成分のレベルと信号電流Ｉs'に重畳されるノイズ成分のレベルがほぼ等しくなり、オペアンプ９８（チャージアンプ）によって信号電流Ｉsと信号電流Ｉs'の差分が検出されることで、信号電流Ｉs及び信号電流Ｉs'に各々に重畳された同じタイミングで同じ極性・振幅のノイズは、オペアンプ９８（チャージアンプ）からの出力信号上ではおよそキャンセルされる。これにより、対となるデータ配線５４と蓄積容量配線５６を流れる信号電流Ｉs及び信号電流Ｉs'に同じタイミングで同じ極性・振幅のノイズが重畳された場合にも、オペアンプ９８（チャージアンプ）からの出力信号のＳ／Ｎ比が悪化することも回避することができる。従って、個々のオペアンプ９８（チャージアンプ）からは、蓄積容量４４における蓄積電荷量を表す出力信号として、高Ｓ／Ｎ比の信号が出力されることになる。

また制御装置８４の読出制御部９２は、単一のゲート配線５２にオン信号が供給されている期間内に、個々のオペアンプ９８（チャージアンプ）からの出力信号がＭＰＸ１０４によって順に選択されてＡ／Ｄ変換器１０６へ順に出力されるようにＭＰＸ１０４を制御する。これにより、オン信号が供給されたゲート配線５２に接続されている個々の画素部４８の蓄積容量４４における蓄積電荷量を表す出力信号がＭＰＸ１０４を経由してＡ／Ｄ変換器１０６に順に入力され、Ａ／Ｄ変換器１０６からは、オン信号が供給されたゲート配線５２に接続されている個々の画素部４８の蓄積容量４４における蓄積電荷量を表す画像信号（デジタルデータ）が順に出力される。

制御装置８４の読出制御部９２は、オン信号が供給されたゲート配線５２に接続されている個々の画素部４８に対応する画像信号がＡ／Ｄ変換器１０６から全て出力される毎に、オン信号が供給されるゲート配線５２が切り替わるようにゲート線駆動部８８を制御すると共に、単一のゲート配線５２にオン信号が供給されている期間内に、個々のオペアンプ９８（チャージアンプ）からの出力信号がＭＰＸ１０４によって順に選択されてＡ／Ｄ変換器１０６へ順に出力されるようにＭＰＸ１０４を制御することを繰り返す。これにより、放射線検出パネル３４の全ての画素部４８に対応する画像信号、すなわち被写体３６を透過した放射線に担持された画像情報を表す画像信号が得られ、当該画像信号は画像処理部９４における画像処理を経て、ディスプレイ９６に画像として表示されることになる。

以上説明したように本実施形態では、個々の蓄積容量配線５６が電気的に互いに分離され、互いに異なるオペアンプ９８の非反転入力端に各々接続されていると共に、個々のオペアンプ９８を、反転入力端に接続されたデータ配線５４を流れる電流(信号電流Ｉs)と、非反転入力端に接続された蓄積容量配線５６を流れる電流(信号電流Ｉs')の差分に応じたレベルの信号を出力するチャージアンプとして機能するように構成しているので、個々のオペアンプ９８（チャージアンプ）から、個々の画素部４８の蓄積容量４４における蓄積電荷量を表す信号として、高Ｓ／Ｎ比の信号を出力させることができ、これに伴いディスプレイ９６に表示される画像の画質を向上させることができる。

なお、上記では放射線検出パネル３４に設けられた複数本のデータ配線５４及び複数本の蓄積容量配線５６の線抵抗が互いにほぼ同一とされている場合を説明したが、複数本のデータ配線５４及び複数本の蓄積容量配線５６の線抵抗は全て同一であることが望ましいものの、本発明はこれに限定されるものではない。例えば対となるデータ配線５４と蓄積容量配線５６（同一の画素部列に接続されたデータ配線５４と蓄積容量配線５６）の線抵抗がほぼ同一であれば、対となるデータ配線５４と蓄積容量配線５６を流れる信号電流Ｉs及び信号電流Ｉs'に同じタイミングで同じ極性・振幅のノイズ（コモンモードノイズ）が重畳された場合にも、重畳されたノイズをほぼキャンセルすることができるので、異なる画素部列に接続されたデータ配線５４や蓄積容量配線５６の線抵抗は相違していてもよい。また、別の手段によってコモンモードノイズの低減を実現できる等の場合には、対となるデータ配線５４と蓄積容量配線５６の線抵抗についても或る程度相違していてもよい。

また、上記では本発明に係る信号検出手段として、オペアンプ９８の反転入力端がコンデンサ１００を介して出力端に接続されていると共に、オペアンプ９８の非反転入力端がコンデンサ１０２を介して接地された構成のチャージアンプを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る信号検出手段は、例えばオペアンプの反転入力端が抵抗を介して出力端に接続されていると共に、非反転入力端が抵抗を介して接地された構成のＩ／Ｖアンプ（電流電圧変換アンプ）等であってもよい。

また、上記では図３の矢印Ａ方向に沿って並ぶ複数個の画素部４８（本発明に係る画素群を構成する複数の画素部）のＴＦＴ４６のゲートが同一のゲート配線５２に接続され、前記複数個の画素部４８のＴＦＴ４６が互いに同時期にオンされる態様を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る画素群を構成する個々の画素部のスイッチング手段を順次オンさせて時系列の信号を得る態様に本発明を適用することも可能である。

更に、上記では本発明に係る変換部として、照射された放射線を電荷へ直接変換する光電変換層４０を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る変換部は、照射された放射線を電磁波（例えば可視光等）へ一旦変換した後に、変換後の電磁波を電荷へ変換する構成（間接変換方式）であってもよい。また上記では、本発明に係る変換部としての光電変換層４０がＴＦＴアクティブマトリクス基板４２上に形成された構成を説明したが、本発明に係る変換部は、蓄積容量及びスイッチング手段を各々備えた複数の画素部が配列された基板と別体であってもよい。

また、上記では本発明に係る電磁波検出パネルとして、多数個の画素部４８（ＴＦＴ４６や蓄積容量４４）がマトリクス状に（２次元に）配置された構成の放射線検出パネル３４を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係る電磁波検出パネルは複数個の画素部が一列に（１次元に）配置された構成であってもよい。

また、上記では本発明に係る変換層によって電荷へ変換される放射線の一例としてＸ線を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、変換部に吸収されて電荷へ変換され、蓄積容量にその電荷が蓄積されるものであれば、例えば電子線やα線等の他の放射線であってもよいし、例えば可視光や紫外線、赤外線等、任意の波長域の電磁波であってもよい。

本発明の作用を説明するための、(Ａ)は本発明に係る画像検出装置の一例を示す概略図、(Ｂ)はデータ配線及び蓄積容量配線における電流の流れを示す概略図である。 本実施形態に係る放射線画像撮影装置の概略構成図である。 放射線検出パネルの概略構成図である。 放射線検出パネルのうち単一の画素部が形成されている領域の平面図である。 図４のV−V線に沿った断面図である。 本実施形態に係る放射線検出パネルにおける蓄積容量配線等の配置を示す概略図である。 放射線検出パネルのＳ／Ｎ比向上を説明するための概略図である。 従来の直接変換型の放射線検出パネルの概略構成図である。 従来の放射線検出パネルにおける蓄積容量配線等の配置を示す概略図である。

符号の説明

１０ 変換層
１２ 画素部
１４ 蓄積容量
１６ スイッチング手段
２０ 信号検出手段
２２ データ配線
２４ 蓄積容量配線
３０ 放射線画像撮影装置
３４ 放射線検出パネル
４０ 光電変換層
４２ ＴＦＴアクティブマトリクス基板
４４ 蓄積容量
４６ ＴＦＴ
４８ 画素部
５４ データ配線
５６ 蓄積容量配線
８４ 制御装置
８８ ゲート線駆動部
９０ 信号検出部
９８ オペアンプ
１００ コンデンサ
１０２ コンデンサ

Claims (5)

1. 照射された放射線又は電磁波を電荷へ変換する変換部と、
   前記変換部で変換された電荷を蓄積する蓄積容量及び前記蓄積容量の一端に接続されたスイッチング手段を各々備えた複数の画素部から成る画素群と、
   入力端に接続された一対の配線を流れる電流の差分を検出する複数の信号検出手段と、
   前記スイッチング手段のオン時に前記蓄積容量の一端が前記信号検出手段の入力端と導通するように、前記画素群のうち互いに異なる画素部の前記スイッチング手段を前記複数の信号検出手段のうちの互いに異なる信号検出手段の一方の入力端と接続する複数のデータ配線と、
   互いに分離され、前記画素群のうち互いに異なる画素部の前記蓄積容量の他端をそれぞれの画素部に対応する信号検出手段の他方の入力端と接続する複数の蓄積容量配線と、
   を有する画像検出装置。
2. 前記画素群は複数設けられ、個々の画素部のスイッチング手段は個々の画素群を単位として互いに異なる時期にオンされ、
   前記複数のデータ配線は、個々の画素群を構成する複数の画素部のうちの互いに異なる画素部のスイッチング手段と各々接続され、
   前記複数の蓄積容量配線は、個々の画素群を構成する複数の画素部のうちの互いに異なる画素部の蓄積容量と各々接続されていることを特徴とする請求項１記載の画像検出装置。
3. 個々の画素群を構成する複数の画素部が基板上に第１方向に沿って配列されていると共に、前記複数の画素群が前記基板上に前記第１方向と交差する第２方向に沿って配列されており、
   前記基板上に、前記第１方向に沿い前記複数の画素群のうちの互いに異なる画素群の各画素部のスイッチング手段の各々へ制御信号を供給するための複数の制御信号配線が設けられており、
   前記複数のデータ配線及び前記複数の蓄積容量配線は前記基板上に前記第２方向に沿って各々設けられていることを特徴とする請求項２記載の画像検出装置。
4. 前記複数のデータ配線及び前記複数の蓄積容量配線は、少なくとも、互いに同一の信号検出手段の入力端に接続された前記データ配線と前記蓄積容量配線を単位として、線抵抗がほぼ同一とされていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項記載の画像検出装置。
5. 前記信号検出手段はチャージアンプ又は電流電圧アンプであることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項記載の画像検出装置。