JP2010005212A - 放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】高いフレームレートを確保しつつオフセット補正により良好な画質を確保した放射線撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】画素が行列状に複数配置されたセンサアレー（１０１）と、前記センサアレーから行単位で並列に前記電気信号を順次に出力するために、薄膜トランジスタを行単位で順次に駆動する駆動回路（１０３）と、前記電気信号を読み出して画像信号を出力する読み出し回路（１０２）とを有する放射線撮像装置であって、パルス状の前記放射線が照射されてから前記画像信号を出力するまでの間に、前記駆動回路は、前記薄膜トランジスタによって第１の電気信号が出力された所定の画素の前記薄膜トランジスタを駆動して第２の電気信号を出力させ、前記読み出し回路は、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを読み出し、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差分の電気信号に基づく前記画像信号を出力することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システムに関する。

近年、ガラス等の絶縁基板上に成膜、形成したアモルファスシリコンを材料とし、光電変換素子と薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）で構成される画素を二次元的に配列したエリアセンサアレーを有する平面型検出器が、医療用のＸ線撮像装置等に応用されている。

このような平面型検出器を応用したＸ線撮像装置及びその駆動方法については、例えば下記の特許文献１等に記されている。特許文献１には、アモルファスシリコンを用いた平面型検出器をマトリクス駆動することにより信号を読み出すＸ線撮像装置について記されている。アモルファスシリコンを用いた平面型検出器を用いた撮像装置においては、薄膜トランジスタのゲートに駆動信号を印加して薄膜トランジスタを駆動して信号を読み出している。その際に、残像、薄膜トランジスタの転送残りに加えて、薄膜トランジスタの駆動動作に起因するオフセットが読み出された信号に付加されてしまう。それにより取得される信号の信号対ノイズ比が低下してしまい画質の低下を引き起こしてしまう。この画質の低下を防ぐために、特許文献１では、１画像分の撮影画像データを得た後に１画像分のオフセット画像データを取得し、１画像分の撮影画像データから１画像分のオフセット画像データを差分してオフセット補正を行う。

特開２００５−２８７７７３号公報

手術や医療診断等に用いる透視撮影（動画撮影）可能なＸ線撮像装置においては、良好な画質と、高いフレームレート及び処理の即時性が望まれる。しかし、上記の特許文献１では、以下の課題を有している。

すなわち、オフセット補正された画像を取得するために、２画像分の画像データを取得する時間と２画像分の画像データを減算処理する時間が必要になる。そのため、実質的なフレームレートが低下し、画質とフレームレートの両立が困難な場合がある、という課題を有する。特に、薄膜トランジスタは、動作速度が結晶半導体のトランジスタに比べて約２〜３桁遅いので、フレームレートの低下が顕著になる。つまり、画質とフレームレートの両立が困難であるという課題は、画素の構成要素として薄膜トランジスタを使用した撮像装置特有の課題であるといえる。

また、撮影画像データとオフセット画像データが確定した後に、演算処理を実施するため、表示等の即時性が十分ではない場合がある、という課題を有する。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、高いフレームレートを確保しつつオフセット補正により良好な画質を確保した放射線撮像装置、その制御方法及び放射線撮像システムを提供することを目的とする。

本発明の放射線撮像装置は、放射線を電荷に変換する変換素子と、制御端子と２つの主端子を有して前記電荷に応じた電気信号を出力するために前記２つの主端子のうちの一方の主端子が前記変換素子に接続された薄膜トランジスタと、を含む画素が行列状に複数配置されたセンサアレーと、前記センサアレーから行単位で並列に前記電気信号を順次に出力するために、前記制御端子に信号を与えて前記薄膜トランジスタを行単位で順次に駆動する駆動回路と、前記２つの主端子のうちの他方の主端子を介して前記電気信号を読み出して画像信号を出力する読み出し回路とを有する放射線撮像装置であって、パルス状の前記放射線が照射されてから前記画像信号を出力するまでの間に、前記駆動回路は、前記薄膜トランジスタによって第１の電気信号が出力された所定の前記画素の前記薄膜トランジスタを駆動して第２の電気信号を出力させ、前記読み出し回路は、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを読み出し、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差分の電気信号に基づく前記画像信号を出力することを特徴とする。

本発明の放射線撮像システムは、上記の放射線撮像装置と、前記放射線撮像装置に放射線を照射するための放射線発生装置とを有することを特徴とする。

本発明の放射線撮像装置の制御方法は、放射線を電荷に変換する変換素子と、制御端子と２つの主端子を有して前記電荷に応じた電気信号を出力するために前記２つの主端子のうちの一方の主端子が前記変換素子に接続された薄膜トランジスタと、を含む画素が行列状に複数配置されたセンサアレーと、前記センサアレーから行単位で並列に前記電気信号を順次に出力するために、前記制御端子に信号を与えて前記薄膜トランジスタを行単位で順次に駆動する駆動回路と、前記２つの主端子のうちの他方の主端子を介して前記電気信号を読み出して画像信号を出力する読み出し回路とを有する放射線撮像装置の制御方法であって、パルス状の前記放射線が照射されてから前記画像信号を出力するまでの間に、前記駆動回路により、前記薄膜トランジスタによって第１の電気信号が出力された所定の前記画素の前記薄膜トランジスタを駆動して第２の電気信号を出力させる第１の出力ステップと、前記読み出し回路により、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを読み出し、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差分の電気信号に基づく前記画像信号を出力する第２の出力ステップとを有することを特徴とする。

本発明により、高いフレームレートを確保しつつオフセット補正により良好な画質を確保することができる。特に、オフセットが変動する場合であっても、良好な画質と高フレームレートを実現することができる。

（第１の実施形態）
本発明者は、画素の構成要素として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を使用した撮像装置において、オフセットの変動の特徴を考慮し、透視撮影等に好適な放射線撮像装置の構成及び駆動方法を見出した。ここで、本発明におけるオフセットとは、具体的には残像、薄膜トランジスタの転送残り、薄膜トランジスタの駆動動作に起因するオフセット等である。以下で本発明の第１の実施形態の構成について、図を用いてさらに詳しく説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。図２は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置の制御方法を説明するタイミングチャートである。図３は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置における別の制御方法を説明するタイミングチャートである。図４は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置の画素断面図である。

図１において、ＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２は、光を電荷に変換する光電変換素子である。フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２は、アノードがそれぞれ薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２のドレイン又はソースに接続され、カソードがバイアス電源ＶＳに接続される。図４は、センサアレー１０１内の画素の断面図である。図４の変換素子は、蛍光体層４０２及びフォトダイオード４１４を有し、放射線（例えばＸ線）４０１を電荷に変換する。蛍光体層４０２は、放射線４０１を光に変換する波長変換体である。フォトダイオード４１４は、図１のフォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２に対応し、光を電荷に変換する。図４の詳細は、後述する。バイアス電源ＶＳは、バイアス配線を介して変換素子の一方の電極にバイアス電圧を印加する。

図１の放射線発生装置１０７は、図２の放射線パルス間隔Ｔ１で、被写体を介してパルス状の放射線（Ｘ線）４０１をセンサアレー１０１に照射する。これにより、図４の変換素子は、放射線４０１を電荷に変換する。

薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２は、変換素子（フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２を含む）で変換された電荷に応じた電気信号を出力する。薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２のゲート（制御端子）は、駆動回路１０３に電気的に接続される。変換素子は薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２のドレイン又はソース（２つの主端子のうちの一方の主端子）に電気的に接続される。信号配線Ｓｉｇ１は、薄膜トランジスタＴ１１及びＴ２１のソース又はドレイン（２つの主端子のうちの他方の主端子）に電気的に接続される。信号配線Ｓｉｇ２は、薄膜トランジスタＴ１２及びＴ２２のソース又はドレインに電気的に接続される。

センサアレー１０１は、画素が行列状に複数配置されている。１個の画素は、１個の変換素子（１個のフォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２を含む）と１個の薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２を含む。

駆動回路１０３は、例えばシフトレジスタで構成され、ゲート配線ＶＧＴ１及びＶＧＴ２を介して行方向の複数の薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２のゲートに駆動信号を与えて、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２を行単位で順次に駆動する。薄膜トランジスタＴ１１及びＴ１２のゲートは、ゲート配線ＶＧＴ１に接続される。薄膜トランジスタＴ２１及びＴ２２のゲートは、ゲート配線ＶＧＴ２に接続される。駆動回路１０３は、ゲート配線ＶＧＴ１及びＶＧＴ２に駆動信号を供給する。図２に示すように、ゲート配線ＶＧＴ１がハイレベルになると、薄膜トランジスタＴ１１及びＴ１２がオンする。それにより、フォトダイオードＳ１１及びＳ１２で変換された電荷が薄膜トランジスタＴ１１及びＴ１２のソース又はドレインを介してそれぞれ信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２に出力される。また、ゲート配線ＶＧＴ２がハイレベルになると、薄膜トランジスタＴ２１及びＴ２２がオンする。それにより、フォトダイオードＳ２１及びＳ２２で変換された電荷が薄膜トランジスタＴ２１及びＴ２２のソース又はドレインを介してそれぞれ信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２に出力される。これにより、センサアレー１０１は、行単位で並列に電気信号（１画素の信号）を順次、信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２に出力する。

次に、読み出し回路１０２の構成を説明する。読み出し回路１０２は、列方向の複数の薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２のソース又はドレインに共通に接続された信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２を介して、電気信号を読み出して画像信号を出力する。ここで、画像信号は、１フレーム分の電気信号である。

読み出し回路１０２は、信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２毎に、演算増幅器Ａ１，Ａ２と、第１のサンプルホールド回路（放射線信号用）と、第２のサンプルホールド回路（オフセット信号用）とを少なくとも有する。

演算増幅器Ａ１は、一方の入力端子が信号配線Ｓｉｇ１に接続され、他方の入力端子が基準電位ノード（例えばグランド電位ノード）に接続される。演算増幅器Ａ１の前記一方の入力端子及び出力端子間には、帰還容量Ｃ１及びリセットスイッチＲＣが並列に接続される。演算増幅器Ａ２は、一方の入力端子が信号配線Ｓｉｇ２に接続され、他方の入力端子が基準電位ノード（例えばグランド電位ノード）に接続される。演算増幅器Ａ２の前記一方の入力端子及び出力端子間には、帰還容量Ｃ２及びリセットスイッチＲＣが並列に接続される。図２のリセットスイッチＲＣの制御信号がハイレベルになると、リセットスイッチＲＣがオンし、帰還容量Ｃ１，Ｃ２及び信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２はリセットされる。

第１のサンプルホールド回路は、容量ＣＳ１，ＣＳ２及びスイッチＳＨＳの組みを有する。第２のサンプルホールド回路は、容量ＣＮ１，ＣＮ２及びスイッチＳＨＮの組みを有する。図２の放射線照射後、スイッチＳＨＳの制御信号がハイレベルになると、スイッチＳＨＳがオンし、演算増幅器Ａ１の出力信号が容量ＣＳ１に、演算増幅器Ａ２の出力信号が容量ＣＳ２に、放射線信号Ｘ１又はＸ２として蓄積される。その後、スイッチＳＨＮの制御信号がハイレベルになると、スイッチＳＨＮがオンし、演算増幅器Ａ１の出力信号が容量ＣＮ１に、演算増幅器Ａ２の出力信号が容量ＣＮ２に、オフセット信号Ｆ１又はＦ２として蓄積される。

図２において、放射線信号Ｘ１は、放射線を照射した時の１行目の画素の信号である。オフセット信号Ｆ１は、放射線を照射しない時の１行目の画素の信号である。放射線信号Ｘ２は、放射線を照射した時の２行目の画素の信号である。オフセット信号Ｆ２は、放射線を照射しない時の２行目の画素の信号である。

読み出し回路１０２は、さらに、第１のサンプルホールド回路に接続される第１のマルチプレクサＳＲ１，ＳＲ２と第２のサンプルホールド回路に接続される第２のマルチプレクサＳＲ１，ＳＲ２を有する。

読み出し回路１０２は、さらに、差動増幅器１１１及びＡ／Ｄ変換器１１２を有する。差動増幅器１１１は、一方の入力端子が放射線信号用の第１のマルチプレクサＳＲ１又はＳＲ２に接続され、他方の入力端子がオフセット信号用の第２のマルチプレクサＳＲ１又はＳＲ２に接続される。

マルチプレクサＳＲ１のスイッチがオンすると、差動増幅器１１１は、容量ＣＳ１の放射線信号Ｘ１又はＸ２から容量ＣＮ１のオフセット信号Ｆ１又はＦ２を減算し、その両者の差分信号をオフセット補正後信号として出力する。また、マルチプレクサＳＲ２のスイッチがオンすると、差動増幅器１１１は、容量ＣＳ２の放射線信号Ｘ１又はＸ２から容量ＣＮ２のオフセット信号Ｆ１又はＦ２を減算し、その両者の差分信号をオフセット補正後画像信号として出力する。マルチプレクサＳＲ１及びＳＲ２を順次オンすることにより、差動増幅器１１１は画素単位で画像信号を時系列で出力することができる。

第１のサンプルホール回路と第２のサンプルホールド回路と差動増幅器１１１は、ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）を構成する。

Ａ／Ｄ変換器１１２は、差動増幅器１１１の出力信号をアナログからデジタルに変換し、画像処理回路１０５に出力する。画像処理回路１０５は、画像信号に対して画像処理を行い、表示装置１０６に出力する。表示装置１０６は、画像信号を基に動画を表示する。

制御回路１０４は、駆動回路１０３及び読み出し回路１０２を制御する。制御回路１０４は、パルス状の放射線が照射されてから画像信号を読み出し回路１０２から出力するまでの間に、以下の処理を行う。すなわち、制御回路１０４は、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２を駆動して放射線信号Ｘ１又はＸ２である第１の電気信号を出力させる。その後に、制御回路１０４は、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２を再度駆動してオフセット信号Ｆ１又はＦ２である第２の電気信号を出力させるようにセンサアレー１０１を駆動する。すなわち、変換素子に対する過去の照射履歴に起因する残像成分と、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２のオフセット成分が第２の電気信号として出力される。

読み出し回路１０２は、パルス状の放射線が照射されてから読み出し回路１０２から画像信号を出力するまでの間に、第１の電気信号と第２の電気信号とを読み出し、第１の電気信号と第２の電気信号の差分の電気信号に基づく画像信号を出力する。

すなわち、放射線撮像装置は、１フレーム分の画像信号の出力の間にオフセット信号Ｆ１又はＦ２が放射線信号Ｘ１又はＸ２から差分処理された画像信号を出力可能である。本実施形態は、上記の特許文献１のように、読み出し回路１０２から出力される画像信号間での差分処理が不要になるので、放射線照射から差分処理が完了までの時間（処理ディレイ）Ｔ２が画像信号間での差分処理を行う特許文献１に比べて短くなる。そのため、表示装置１０６への表示ディレイも低減させることができる。

放射線撮像装置の制御方法について、図１と図２を用いて、さらに詳しく説明する。はじめに予め設定された条件で、放射線発生装置１０７から放射線が照射され、被写体を透過し被写体情報を含む放射線がセンサアレー１０１に入射する。続いてリセットスイッチＲＣのハイレベル制御信号により、各信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２の演算増幅器Ａ１及びＡ２に設けられたリセットスイッチＲＣがオンする。これにより、各信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２に接続された演算増幅器Ａ１，Ａ２の帰還容量Ｃ１，Ｃ２及び各信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２がリセットされる。続いてゲート配線ＶＧＴ１に転送パルスが印加され、ゲート配線ＶＧＴ１に接続された薄膜トランジスタＴ１１及びＴ１２がオンし、フォトダイオードＳ１１及びＳ１２で発生した電荷が、信号線配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２を介して、読み出し回路１０２へ転送される。転送された電荷は、各信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２に接続された演算増幅器Ａ１，Ａ２で電圧へ変換される。次に、第１のサンプルホールド回路のスイッチＳＨＳにハイレベル制御信号が印加され、演算増幅器Ａ１，Ａ２からの電圧出力がサンプリングされ、容量ＣＳ１，ＣＳ２に放射線信号Ｘ１として蓄積される。

ここで、放射線信号Ｘ１は、被写体情報に加えて、オフセット成分を含んでいる。すなわち、アモルファスシリコン膜中の欠陥に起因する残像、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２の転送残り、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２の駆動動作に起因するオフセット等を含んでいる。

続いて、放射線を照射せずに、再びリセットスイッチＲＣのハイレベル制御信号により帰還容量Ｃ１，Ｃ２及び信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２がリセットされ、再びゲート配線ＶＧＴ１に対して転送パルスが印加され薄膜トランジスタＴ１１及びＴ１２がオンする。フォトダイオードＳ１１及びＳ１２の電荷は、信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２を介して、読み出し回路１０２へ転送される。転送された電荷は、今度は第２のサンプルホールド回路のスイッチＳＨＮのハイレベル制御信号によりサンプリングされ、容量ＣＮ１，ＣＮ２にオフセット信号Ｆ１として蓄積される。

オフセット信号Ｆ１は、主にアモルファスシリコン膜中の欠陥に起因する残像、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２の転送残り、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２の駆動動作に起因するオフセット等を含む。このようにゲート配線ＶＧＴ１に接続された画素について、スイッチＳＨＳにより被写体情報及びオフセット情報を含む放射線信号Ｘ１がサンプリングされ、スイッチＳＨＮによりオフセット情報を含むオフセット信号Ｆ１がサンプリングされる。

本実施形態において、読み出し回路１０２は差動増幅器１１１を有する。差動増幅器１１１は、スイッチＳＨＳ及びＳＨＮによりサンプリングされた放射線信号Ｘ１とオフセット信号Ｆ１との差分をとる。Ａ／Ｄ変換器１１２は、この差分の信号をアナログ／デジタル変換し、オフセット補正がされたデジタル信号を出力する。

次に、再びリセットスイッチＲＣのハイレベル制御信号により、帰還容量Ｃ１，Ｃ２及び信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２をリセットし、ゲート配線ＶＧＴ２に対して転送パルスを印加する。薄膜トランジスタＴ２１及びＴ２２がオンする。フォトダイオードＳ２１及びＳ２２により生成された電荷は、信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２を介して、読み出し回路１０２へ転送される。転送された電荷は、第１のサンプルホールド回路のスイッチＳＨＳのハイレベル制御信号によりサンプリングされ、容量ＣＳ１，ＣＳ２に放射線信号Ｘ２として蓄積される。

続いて、再びリセットスイッチＲＣのハイレベル制御信号により、帰還容量Ｃ１，Ｃ２及び信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２をリセットし、ゲート配線ＶＧＴ２に対して転送パルスを印加する。薄膜トランジスタＴ２１及びＴ２２がオンする。フォトダイオードＳ２１及びＳ２２の電荷は、信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２を介して、読み出し回路１０２へ転送される。転送された電荷は、第２のサンプルホールド回路のスイッチＳＨＮのハイレベル制御信号によりサンプリングされ、容量ＣＮ１，ＣＮ２にオフセット信号Ｆ２として蓄積される。

差動増幅器１１１は、スイッチＳＨＳ及びＳＨＮによりサンプリングされた放射線信号Ｘ２とオフセット信号Ｆ２との差分をとる。Ａ／Ｄ変換器１１２は、この差分の信号をアナログ／デジタル変換し、オフセット補正がされたデジタル信号を出力する。

上記と同じ動作を、すべての行に対して繰り返すことにより、センサアレー１０１全体の信号を読み出すことができる。

ここで、図２に示す放射線パルス間隔Ｔ１の逆数を「放射線フレームレート」、また放射線パルスの開始からオフセット補正処理の開始までの時間Ｔ２を「処理ディレイ」と定義する。本実施形態は、特許文献１に対して、「放射線フレームレート」及び「処理ディレイ」の観点で優位性を有することが明確である。

したがって、本実施形態によれば、オフセット成分を効果的に補正した「良好な画質」と「放射線フレームレート」及び「処理ディレイ」の向上を達成することが可能となる。

図１では明示していないが、制御回路１０４が放射線発生装置１０７、画像処理回路１０５、表示装置１０６を制御可能であることはより望ましい。

例えば、スイッチＳＨＳでサンプリングされた情報とスイッチＳＨＮでサンプリングされた情報は、フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２における蓄積時間が異なり、これが画質に影響を与える場合がある。このような場合に、画像処理回路１０５が両者の蓄積時間の差に基づく演算処理を行うことは、画質向上の観点で望ましい。

図３は、本実施形態による放射線撮像装置における別の制御方法の例を示す。制御回路１０４が図２で説明した制御に加えて、図３で示す制御を実施可能であることは、より望ましい。以下、図３の制御方法について、説明する。

まず、放射線パルスを照射し、リセットスイッチＲＣによりリセットし、スイッチＳＨＮにより容量ＣＮ１,ＣＮ２にノイズ信号を蓄積する。その後、ゲート配線ＶＧＴ１のパルスにより、薄膜トランジスタＴ１１及びＴ１２をオンさせ、フォトダイオードＳ１１及びＳ１２の電荷を信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２に出力する。その後、スイッチＳＨＳにより、容量ＣＳ１及びＣＳ２に放射線信号を蓄積する。差動増幅器１１１は、容量ＣＳ１，ＣＳ２の放射線信号から容量ＣＮ１，ＣＮ２のノイズ信号を減算し、放射線信号Ｘ１を出力する。Ａ／Ｄ変換器１１２は、放射線信号Ｘ１をアナログ／デジタル変換する。

次に、リセットスイッチＲＣによりリセットし、スイッチＳＨＮにより容量ＣＮ１,ＣＮ２にノイズ信号を蓄積する。その後、ゲート配線ＶＧＴ２のパルスにより、薄膜トランジスタＴ２１及びＴ２２をオンさせる。フォトダイオードＳ２１及びＳ２２の電荷は、信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２に転送される。その後、スイッチＳＨＳにより、容量ＣＳ１及びＣＳ２に放射線信号を蓄積する。差動増幅器１１１は、容量ＣＳ１，ＣＳ２の放射線信号から容量ＣＮ１，ＣＮ２のノイズ信号を減算し、放射線信号Ｘ２を出力する。Ａ／Ｄ変換器１１２は、放射線信号Ｘ２をアナログ／デジタル変換する。

次に、放射線を照射せずに、リセットスイッチＲＣによりリセットし、スイッチＳＨＮにより容量ＣＮ１,ＣＮ２にノイズ信号を蓄積する。その後、ゲート配線ＶＧＴ１のパルスにより、薄膜トランジスタＴ１１及びＴ１２をオンさせ、フォトダイオードＳ１１及びＳ１２の電荷を信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２に出力する。その後、スイッチＳＨＳにより、容量ＣＳ１及びＣＳ２にオフセット信号を蓄積する。差動増幅器１１１は、容量ＣＳ１，ＣＳ２のオフセット信号から容量ＣＮ１，ＣＮ２のノイズ信号を減算し、オフセット信号Ｆ１を出力する。Ａ／Ｄ変換器１１２は、オフセット信号Ｆ１をアナログ／デジタル変換する。

次に、リセットスイッチＲＣによりリセットし、スイッチＳＨＮにより容量ＣＮ１,ＣＮ２にノイズ信号を蓄積する。その後、ゲート配線ＶＧＴ２のパルスにより、薄膜トランジスタＴ２１及びＴ２２をオンさせる。フォトダイオードＳ２１及びＳ２２の電荷は、信号配線Ｓｉｇ１及びＳｉｇ２に転送される。その後、スイッチＳＨＳにより、容量ＣＳ１及びＣＳ２にオフセット信号を蓄積する。差動増幅器１１１は、容量ＣＳ１，ＣＳ２のオフセット信号から容量ＣＮ１，ＣＮ２のノイズ信号を減算し、オフセット信号Ｆ２を出力する。Ａ／Ｄ変換器１１２は、オフセット信号Ｆ２をアナログ／デジタル変換する。

画像処理回路１０５は、放射線信号Ｘ１からオフセット信号Ｆ１を減算し、放射線信号Ｘ２からオフセット信号Ｆ２を減算し、画像信号を生成する。

図３の放射線パルス間隔Ｔ３は、図２の放射線パルス間隔Ｔ１よりも長くなる。また、図３の処理ディレイＴ４は、図２の処理ディレイＴ２より長くなる。

本制御方法においては、放射線パルスを照射した後で、ゲート配線ＶＧＴ1及びＶＧＴ２を走査し、センサアレー１０１全体の画素の放射線信号Ｘ１及びＸ２を読み出す。続いて、放射線を照射させずに再びゲート配線ＶＧＴ１及びＶＧＴ２を走査し、センサアレー１０１全体の画素のオフセット信号Ｆ１及びＦ２を読み出している。

以上のように、信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２毎に第１のサンプルホールド回路及び第２のサンプルホールド回路の対を複数有し、複数行連続で第１の電気信号を読み出した後、複数行連続で第２の電気信号を読み出してもよい。

図３の放射線フレームレート（１／Ｔ３）及び処理ディレイＴ４は、図２の放射線フレームレート（１／Ｔ１）及び処理ディレイＴ２に及ばない。しかしながら、放射線撮像装置のタイプや、動作環境（環境温度等）によっては、図３の制御が画質の面で良好な場合もあり得る。

したがって、制御回路１０４が図２の制御と図３の制御を適宜切り換えて実施可能であること、又は図示しない駆動選択回路により、図２と図３の制御を切り替え可能であることは、放射線撮像装置のタイプ及び動作環境に対応するという、格別の効果を付加する。

図３ではサンプルホールド回路のスイッチＳＨＮ及びＳＨＳを用いて相関二重サンプリングで信号を得ている。読み出し回路１０２が相関二重サンプリング機能を有することは、より望ましい。

次に、図４を用いて、図１のセンサアレー１０１の画素の断面構造について説明する。フォトダイオード４１４は、図１のフォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２に対応する。薄膜トランジスタ４１５は、図１の薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２に対応する。配線部４１６は、図１の信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２に対応する。

各画素のＰＩＮ型フォトダイオード４１４は、ガラス基板４１３上に、下電極層４０９、アモルファスシリコンｐ層４０８、アモルファスシリコン半導体層４０７、アモルファスシリコンｎ層４０６、上電極層４０５が積層された構成である。薄膜トランジスタ４１５は、ゲート電極層（下電極）４１２、絶縁層（アモルファスシリコン窒化膜）、アモルファスシリコン半導体層、アモルファスシリコンｎ層、ソース電極（上電極）４１１及びドレイン電極（上電極）４１０の層が積層された構成である。また、配線部４１６は、図１の信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２を示し、図示されていないが各画素では薄膜トランジスタ４１５のソース電極４１１に接続されている。ガラス基板４１３上に成膜、形成されているフォトダイオード４１４、薄膜トランジスタ４１５、及び配線部４１６上には可視光に対して透過率の高いアモルファスシリコン窒化膜等の保護層４０４が設けられ、全体を覆っている。なお、本実施形態ではガラス基板４１３を用いているが、本発明においては、絶縁性の表面を有する基板であれば、ガラス基板に限定されるものではない。

また、透視撮影（動画撮影）等の医療用放射線撮影システムに適用するために、保護層４０４の上部に接着層４０３を介して放射線（Ｘ線）４０１を可視光に変換する蛍光体層４０２を有している。蛍光体層４０２はガドリニウム系、あるいはヨウ化セシウム等を用いることができる。フォトダイオード４１４は、光を電荷に変換する光電変換素子である。したがって、蛍光体層４０２及びフォトダイオード４１４を含む変換素子は、放射線４０１を電荷に変換することができる。

ここで、センサアレー１０１内の光電変換素子はアモルファスシリコンのＰＩＮ型フォトダイオード４１４に限定されない。光電変換素子は、ＭＩＳ型光電変換素子、あるいはアモルファスセレン、ガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅなど、放射線（Ｘ線）を直接電荷に変換するものでもよい。

さらに、薄膜トランジスタ４１５の材料もアモルファスシリコンに限定されず、ポリシリコンや有機材料の薄膜トランジスタであってもよい。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。図６及び図７は、本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置の制御方法を示すタイミングチャートである。図６は第１の実施形態の図２の対応し、図７は第１の実施形態の図３に対応する。

以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。図５において、制御回路１０４は、読み出し回路１０２の演算増幅器Ａ１，Ａ２の基準電位をスイッチＶＲＣにより制御可能である。演算増幅器Ａ１及びＡ２の前記他の入力端子は、スイッチＶＲＣによりハイレベルノードＨｉ又はローレベルＬｏに接続可能である。

図６は、図２に対して、第１のサンプルホールド回路による放射線信号Ｘ１，Ｘ２のサンプルホールドとオフセット信号Ｆ１，Ｆ２の出力との間に変換素子を再初期化するための再初期化期間（リフレッシュ期間）Ｔ７が追加されている。Ｔ５は放射線パルス間隔であり、Ｔ６は処理ディレイである。放射線信号Ｘ１のためのスイッチＳＨＳのパルス制御信号の後に、再初期化期間Ｔ７が設けられる。再初期化期間Ｔ７では、リセットスイッチＲＣにハイレベル制御信号を入力し、スイッチＶＲＣにハイレベル制御信号を入力し、ゲート配線ＶＧＴ１をハイレベルにする。スイッチＶＲＣは、制御信号がハイレベルになるとハイレベルノードＨｉを演算増幅器Ａ１及びＡ２の入力端子に接続し、制御信号がローレベルになるとローレベルノードＬｏを演算増幅器Ａ１及びＡ２の入力端子に接続する。この再初期化期間Ｔ７により、１行目の変換素子（フォトダイオードＳ１１及びＳ１２）は再初期化される。

また、同様に、放射線信号Ｘ２のためのスイッチＳＨＳのパルス制御信号の後に、再初期化期間が設けられる。その再初期化期間では、リセットスイッチＲＣにハイレベル制御信号を入力し、スイッチＶＲＣにハイレベル制御信号を入力し、ゲート配線ＶＧＴ２をハイレベルにする。この再初期化期間により、２行目の変換素子（フォトダイオードＳ２１及びＳ２２）は再初期化される。

図７は、図３に対して、変換素子を再初期化するための再初期化期間（リフレッシュ期間）Ｔ１０が追加されている。Ｔ８は放射線パルス間隔であり、Ｔ９は表示ディレイである。スイッチＳＨＳのパルス制御信号の後に、再初期化期間Ｔ１０が設けられる。再初期化期間Ｔ１０では、図６の再初期化期間Ｔ７と同様に、リセットスイッチＲＣにハイレベル制御信号を入力し、スイッチＶＲＣにハイレベル制御信号を入力し、ゲート配線ＶＧＴ１又はＶＧＴ２をハイレベルにする。これにより、変換素子（フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２）を再初期化することができる。

再初期化期間Ｔ７及びＴ１０は、変換素子を初期状態に近づけるための動作である。スイッチＶＲＣは、通常はローレベルノードＬｏに接続され、再初期化期間Ｔ７及びＴ１０にハイレベルノードＨｉに接続される。再初期化期間Ｔ７及びＴ１０では、ＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２の場合、２電極間のバイアスを小さくすることにより、空乏層幅を小さくし、変換素子内の電荷を放出して初期状態に近づけることができる。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、再初期化期間Ｔ７及びＴ１０の際の薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２の動作に起因する残像成分も除去することが可能となる。また、本実施形態は、センサアレー１０１のエリア全体を一括で再初期化する形態に比べて実質的なフレームレートを向上させることができる。なお、制御回路１０４は、図６の制御方法と図７の制御方法とを適宜切り換え可能にしても良い。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。以下、本実施形態が第２の実施形態と異なる点を説明する。変換素子として、ＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ２２は、図５のＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２の代わりに設けられる。

図９は、本実施形態によるセンサアレー１０１の画素断面図である。ＭＩＳ型光電変換素子９０２は、図８のＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ２２に対応する。各画素のＭＩＳ型光電変換素子９０２は、ガラス基板４１３上に、下電極層４０９、絶縁層（アモルファスシリコン窒化膜）９０１、アモルファスシリコン半導体層４０７、アモルファスシリコンｎ層４０６、上電極層４０５が積層された構成である。薄膜トランジスタ４１５は、ゲート電極層（下電極）４１２、絶縁層（アモルファスシリコン窒化膜）、アモルファスシリコン半導体層、アモルファスシリコンｎ層、ソース電極４１０及びドレイン電極４１１の層（上電極）が積層された構成である。

また、透視撮影等の医療用放射線撮影システムに適用するために、保護層４０４の上部に接着層４０３を介して放射線４０１を可視光に変換する蛍光体層４０２を有している。蛍光体層４０２は、ガドリニウム系、あるいはヨウ化セシウム等を用いることができる。

ＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ２２においては、図６及び図７の再初期化期間Ｔ７及びＴ１０における再初期化動作により残像を含むオフセットが生じることが発明者の検討でわかっている。したがって、本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果に加えて、このオフセットも除去することができる。

以上のように、ＭＩＳ型光電変換素子９０２は、下から順に第１の電極層４０９、絶縁層９０１、真性半導体層４０７、不純物半導体層４０６、第２の電極層４０５が積層された構造である。光電変換時、ＭＩＳ型光電変換素子９０２は、発生した電子正孔対のうち電子が第２の電極層４０５側に引き出され、正孔が真性半導体層４０７と絶縁層９０１の界面に蓄積されるような電界を与えるバイアス電圧が印加されている。再初期化時、ＭＩＳ型光電変換素子９０２は、真性半導体層４０７と絶縁層９０１との界面に蓄積された正孔をバイアス電源ＶＳに接続されている第２の電極層４０５側に移動させて除去するような電界を与えるバイアス電圧が印加される。

第２の実施形態と同様に、再初期化期間Ｔ７及びＴ１０では、変換素子を初期状態に近づけるための動作を行う。スイッチＶＲＣは、通常はローベルノードＬｏに接続され、再初期化期間Ｔ７及びＴ１０ではハイレベルノードＨｉに接続される。ＭＩＳ型光電変換素子９０２の場合、光電変換素子９０２の真性半導体層４０７と絶縁層９０１との界面に蓄積された正孔をバイアス電源ＶＳに接続されている第２の電極層４０５側に移動させて除去することにより、初期状態に近づけることができる。これにより、本実施形態は、再初期化の際の薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２の駆動動作に起因するオフセット成分も除去することが可能となる。また、本実施形態は、センサアレー１０１のエリア全体を一括で再初期化する形態に比べて実質的なフレームレートを向上させることができる。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。図１１は、本発明の第４の実施形態による放射線撮像装置の制御方法を示すタイミングチャートである。

以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。センサアレー１０１内の各画素は、再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２をさらに有する。再初期化用薄膜トランジスタＷ１１及びＷ１２のゲートはゲート配線ＶＧＲ１に接続され、再初期化用薄膜トランジスタＷ２１及びＷ２２のゲートはゲート配線ＶＧＲ２に接続される。薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２のドレイン又はソースは、スイッチＶＲを介してバイアス電源１００２又は基準電位ノード（グランド電位ノード）に接続される。すなわち、再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２の一方の電極に２つの電位を有する電極が共通に接続される。再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２のソース又はドレインは、それぞれフォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２のアノードに接続される。第２の駆動回路１００１は、再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２を駆動するため、制御回路１０４の制御に応じて、ゲート配線ＶＧＲ１及びＶＧＲ２に電圧を印加する。第１の駆動回路１０３は、図１の駆動回路１０３に対応する。

再初期化期間Ｔ３０は、放射線信号Ｘ１，Ｘ２のためのスイッチＳＨＳのハイレベル制御信号とオフセット信号Ｆ１，Ｆ２のためのゲート配線ＶＧＴ１，ＶＧＴ２のハイレベルとの間に設けられる。再初期化期間Ｔ３０では、ゲート配線ＶＧＲ１又はＶＧＲ２をハイレベルにし、スイッチＶＲの制御信号をハイレベルにする。スイッチＶＲは、制御信号がハイレベルになるとバイアス電源１００２に接続され、ローレベルになると基準電位ノードに接続される。再初期化期間Ｔ３０では、第１のサンプルホールド回路による放射線信号Ｘ１，Ｘ２のサンプルホールドと第２の電気信号の出力との間に再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２を駆動させて、変換素子を再初期化する。本実施形態では、再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２の駆動動作に起因する残像成分を除去することも可能となる。

以上のように、スイッチＳＨＳによるサンプリングとスイッチＳＨＮによるサンプリングとの間の再初期化期間Ｔ３０において、再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２がオンし、ＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２を再初期化することができる。再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２をオンした際に残像を含むオフセットが生じることが発明者の検討でわかっている。本実施形態では、第１の実施形態と同様の効果に加えて、このオフセットも除去することができる。

（第５の実施形態）
図１２は、本発明の第５の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。以下、本実施形態が第４の実施形態と異なる点を説明する。変換素子として、ＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ２２は、図１０のＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２の代わりに設けられる。ＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ２２の構造及び動作は、第３の実施形態と同じである。本実施形態は、第３及び第４の実施形態を組み合わせたものであり、その効果は、第３及び第４の実施形態と同様である。

各画素は、ＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ２２と電荷転送用薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２と再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２を有する。図１１に示すように、スイッチＳＨＳによるサンプリングとスイッチＳＨＮによるサンプリングとの間の再初期化期間Ｔ３０において、再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２がオンし、ＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ２２を再初期化する。

再初期化用薄膜トランジスタＷ１１〜Ｗ２２をオンした際に残像を含むオフセットが生じ、ここで生じるオフセットはＰＩＮ型フォトダイオードＳ１１〜Ｓ２２よりもＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ２２の方が顕著であることが発明者の検討でわかっている。本実施形態は、第１の実施形態と同様の効果に加えて、このオフセットも除去することができる。

（第６の実施形態）
図１３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第６の実施形態によるデジタル放射線（Ｘ線）撮像システムの構成例を示す図である。本実施形態のデジタル放射線撮像システムは、第１〜第５の実施形態による放射線撮像装置の応用事例としての透視システムである。

図１３（ａ）はＣアーム（天井走行型）、図１３（ｂ）はＣアーム（モバイル型）のデジタル放射線撮像システムを示す。１３０１はＸ線源であり、第１〜第５の実施形態の放射線発生装置１０７に対応する。１３０２は第１〜第５の実施形態のうちのいずれかの放射線撮像装置である。１３０３はＣアームである。１３０４は放射線撮像装置１３０２で得られた画像を表示するためのモニタである。１３０５は寝台である。１３０６は台車（モバイル透視システム）である。１３０７は懸架装置である。図１３（ｂ）では、Ｘ線源１３０１及び放射線撮像装置１３０２はＣ型の懸架器具の両端に配置され、Ｃ型懸架器具は移動可能な台車１３０６に固定されている。

透視とはＸ線の動画撮影のことであり、静止画に比べ低解像度で１画像当たりのＸ線の線量も静止画撮影に比べ１桁以上低い線量で連続的に撮影が行われるものである。透視装置は、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、放射線画像データ（放射線画像信号）を得るための放射線撮像装置１３０２とＸ線源（放射線発生装置）１３０１を対向して配置する。透視撮影は、主に、カテーテル挿入や外科手術を行う際のモニタリングや、血管や臓器の病変等の診断を行うことができ、被写体を様々な角度から撮影を行う要求を満たすことができる。放射線撮像装置１３０２及び放射線撮像システムは、医療診断や手術等に用いられる透視撮影が可能である。

ここで示された放射線撮像システムは、例えば台車１３０６に設けられた制御用ＰＣにより制御可能とされている。また、制御用ＰＣは電話回線などの伝送手段により遠隔地へ転送することができ、別の場所で医師が診断することも可能である。また、制御用ＰＣは、周知の各種画像処理を行うことが可能な画像処理手段として機能し得る。また、制御用ＰＣのメモリや別途設けられた光ディスク記録媒体などの記憶手段に、放射線データを保存することも可能である。

また、高感度のＸ線検出器としてイメージ・インテンシファイア（Ｉ・Ｉ）と呼ばれる光電子倍増管とＣＣＤカメラを組み合わせたシステムもある。しかし、近年、フラットパネルタイプの放射線撮像装置の高感度化・高速動作化が進み、透視撮影が十分行えるまで性能が向上した。そのため、フラットパネルタイプの放射線撮像装置を用いた透視装置が実用化可能である。

フラットパネルタイプの放射線撮像装置は、Ｉ・Ｉ及びＣＣＤカメラ系に比べ、装置自体が小型になるため、従来では困難であったアングルで撮影が可能になり、画像の歪みが無くコントラストが高いという優れた特徴がある。

以上のように、第１〜第６の実施形態によれば、高いフレームレートを確保しつつオフセット補正により良好な画質を確保した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が可能となる。特に、オフセットが変動する場合であっても、良好な画質と高フレームレート、表示の即時性を実現することができる。

第１〜第５の実施形態による放射線撮像装置において、センサアレー１０１は、放射線を電荷に変換する変換素子と、前記電荷に応じた電気信号を出力するための薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２とを含む画素が行列状に複数配置される。変換素子は、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ２２又はＭ１１〜Ｍ２２を含む。駆動回路１０４は、センサアレー１０１から行単位で並列に前記電気信号を順次に出力するために、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２を行単位で順次に駆動する。読み出し回路１０２は、前記電気信号を読み出して画像信号を出力する。

パルス状の前記放射線が照射されてから前記画像信号を出力するまでの間に、駆動回路１０３及び読み出し回路１０２は、以下の処理を行う。駆動回路１０３は、第１の出力ステップで、薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２を駆動して第１の電気信号を出力させた後に薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２を駆動して第２の電気信号を出力させる。そして、読み出し回路１０２は、第２の出力ステップで、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを読み出し、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差分の電気信号に基づく前記画像信号を出力する。

駆動回路１０３は、所定行の前記第１の電気信号を出力させた後でかつ前記所定行の次に駆動される行の前記第１の電気信号を出力させる前に、前記所定行の薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２を駆動して前記第２の電気信号を出力させる。

読み出し回路１０２は、前記第１の電気信号を保持するための第１のサンプルホールド回路と、前記第２の電気信号を保持するための第２のサンプルホールド回路とを有する。さらに、読み出し回路１０２は、前記第１のサンプルホールド回路に保持された前記第１の電気信号と前記第２のサンプルホールド回路に保持された前記第２の電気信号との差分の電気信号を出力するための差動増幅器１１１とを有する。

前記画素は、前記変換素子を初期化するための初期化用トランジスタＷ１１〜Ｗ２２をさらに含む。

薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２は、絶縁基板（ガラス基板）４１３上に設けられ、アモルファスシリコン、ポリシリコン及び有機材料のうちのいずれか１つを主材料とする。

前記複数の画素内の薄膜トランジスタＴ１１〜Ｔ２２は、列毎にソースが共通の信号配線Ｓｉｇ１，Ｓｉｇ２に接続されている。

図１３の放射線撮像システムは、第１〜第５の実施形態の放射線撮像装置４０２と、放射線撮像装置４０２に放射線を照射するための放射線発生装置４０１とを有する。

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。

本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。 本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置のタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置のタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態による平面型検出器の画素断面図である。 本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。 本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置のタイミングチャートである。 本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置のタイミングチャートである。 本発明の第３の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。 本発明の第３の実施形態による平面型検出器の画素断面図である。 本発明の第４の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。 本発明の第４の実施形態による放射線撮像装置のタイミングチャートである。 本発明の第５の実施形態による放射線撮像装置の構成図である。 本発明の第６の実施形態による放射線撮像システムの構成図である。

符号の説明

１０１ センサアレー
１０２ 読み出し回路
１０３ 駆動回路
１０４ 制御回路
１０５ 画像処理回路
１０６ 表示装置
１０７ 放射線発生装置

Claims (8)

1. 放射線を電荷に変換する変換素子と、制御端子と２つの主端子を有して前記電荷に応じた電気信号を出力するために前記２つの主端子のうちの一方の主端子が前記変換素子に接続された薄膜トランジスタと、を含む画素が行列状に複数配置されたセンサアレーと、
   前記センサアレーから行単位で並列に前記電気信号を順次に出力するために、前記制御端子に信号を与えて前記薄膜トランジスタを行単位で順次に駆動する駆動回路と、
   前記２つの主端子のうちの他方の主端子を介して前記電気信号を読み出して画像信号を出力する読み出し回路と
   を有する放射線撮像装置であって、
   パルス状の前記放射線が照射されてから前記画像信号を出力するまでの間に、
   前記駆動回路は、前記薄膜トランジスタによって第１の電気信号が出力された所定の前記画素の前記薄膜トランジスタを駆動して第２の電気信号を出力させ、
   前記読み出し回路は、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを読み出し、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差分の電気信号に基づく前記画像信号を出力することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記駆動回路は、所定行の前記第１の電気信号を出力させた後でかつ前記所定行の次に駆動される行の前記第１の電気信号を出力させる前に、前記所定行の前記薄膜トランジスタを駆動して前記第２の電気信号を出力させることを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
3. 前記読み出し回路は、
   前記第１の電気信号を保持するための第１のサンプルホールド回路と、
   前記第２の電気信号を保持するための第２のサンプルホールド回路と、
   前記第１のサンプルホールド回路に保持された前記第１の電気信号と前記第２のサンプルホールド回路に保持された前記第２の電気信号との差分の電気信号を出力するための差動増幅器と
   を有することを特徴とする請求項１又は２記載の放射線撮像装置。
4. 前記画素は、前記変換素子を初期化するための初期化用トランジスタをさらに含む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。
5. 前記薄膜トランジスタは、絶縁基板上に設けられ、アモルファスシリコン、ポリシリコン及び有機材料のうちのいずれか１つを主材料とす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。
6. 前記複数の画素内の前記薄膜トランジスタは、列毎にソースが共通の信号配線に接続さ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。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
   前記放射線撮像装置に放射線を照射するための放射線発生装置と
   を有することを特徴とする放射線撮像システム。
8. 放射線を電荷に変換する変換素子と、制御端子と２つの主端子を有して前記電荷に応じた電気信号を出力するために前記２つの主端子のうちの一方の主端子が前記変換素子に接続された薄膜トランジスタと、を含む画素が行列状に複数配置されたセンサアレーと、
   前記センサアレーから行単位で並列に前記電気信号を順次に出力するために、前記制御端子に信号を与えて前記薄膜トランジスタを行単位で順次に駆動する駆動回路と、
   前記２つの主端子のうちの他方の主端子を介して前記電気信号を読み出して画像信号を出力する読み出し回路と
   を有する放射線撮像装置の制御方法であって、
   パルス状の前記放射線が照射されてから前記画像信号を出力するまでの間に、
   前記駆動回路により、前記薄膜トランジスタによって第１の電気信号が出力された所定の前記画素の前記薄膜トランジスタを駆動して第２の電気信号を出力させる第１の出力ステップと、
   前記読み出し回路により、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを読み出し、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号との差分の電気信号に基づく前記画像信号を出力する第２の出力ステップと
   を有することを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。

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