JP4993794B2 - 放射線撮影装置及びその制御方法、放射線撮影システム - Google Patents
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Description
[第1の実施形態]
図1は本発明の好適な第1の実施形態に係る放射線撮影装置の模式的回路図である。また、図2は第1の実施形態に係る制御部の動作を説明するフローチャートであり、更に、図3、図4、図5は図1の放射線撮影装置の各モードにおける動作を説明するタイミング図である。
(1)転送用ゲート駆動回路部、リフレッシュ用ゲート駆動回路部の2つの独立したゲート駆動回路部を有すること。つまり、変換素子により変換された電荷を転送するための第1のスイッチ素子を駆動するための第1の駆動回路部を有している。そして第1の駆動回路部とは別に、変換素子を初期の状態に近い変換可能な状態にするために変換素子を初期化するための第2のスイッチ素子を駆動する第2の駆動回路部を有している。
(2)複数の動作モードを有し、これらの動作モードがモード選択部により選択可能であること。
(3)モード選択部に接続された制御部を有し、制御部は転送用ゲート駆動回路部、リフレッシュ用ゲート駆動回路部の動作を制御可能な構成であること。
(4)第1の駆動回路部である転送用ゲート駆動回路部と、第2の駆動回路部であるリフレッシュ用ゲート駆動回路部は、変換部を挟んで対向した位置に配置され、制御部からの信号によりそれぞれを独立して動作の制御が可能な構成であること。
ここで本実施形態の3つの動作モードを以下に記す。
モード1:転送用ゲートラインVgT1〜VgT6及びリフレッシュ用ゲートラインVgR1〜VgR6を1本ずつ走査する高解像度かつ低速のモード。
モード2:転送用ゲートラインVgT1〜VgT6及びリフレッシュ用ゲートラインVgR1〜VgR6を2本ずつ走査する中解像度かつ中速のモード
モード3:転送用ゲートラインVgT1〜VgT6及びリフレッシュ用ゲートラインVgR1〜VgR6を3本ずつ走査する低解像度かつ高速モード
モード選択部106と制御部105の動作について図2のフローチャートで説明する。
図示しないワークステーションなどで構成されるモード選択部106により、モード1が選択されると、制御部105は、転送用ゲート駆動回路部103及びリフレッシュ用ゲート駆動回路部104に対して、垂直走査を1本ずつ行うように制御する。
続いて、図4を用いてモード2の動作を説明する。
図5に示すモード3は、モード2と比較して同時に3本ずつのゲートラインが走査される点が特徴である。すなわち、モード3の特徴は、ゲートラインが3本ずつ走査されるため、解像度が更に低下する一方で、信号レベルが更に高くなりSNRが更に有利となり、かつ、垂直走査に必要な時間がモード1の1/3である点である。
[第2の実施形態]
以下で本発明の好適な第2の実施形態について図を用いて詳しく説明する。
モード選択部106により、モード1が選択されると、制御部105は、転送用ゲート駆動回路部103及びリフレッシュ用ゲート駆動回路部104に対して、垂直走査を1本ずつ行うように制御する。
図9に示すモード2は、モード1と比較して同時に2本ずつのゲートラインが走査される点が特徴である。すなわち、モード2の特徴はゲートラインが2本ずつ走査されるため、解像度が低下する一方で、信号レベルが高くなりSNRが有利となり、かつ垂直走査に必要な時間がモード1の1/2である点である。
図10に示すモード3は、モード2と比較して同時に3本ずつのゲートラインが走査される点が特徴である。すなわち、モード3の特徴はゲートラインが3本ずつ走査されるため、解像度が更に低下する一方で、信号レベルが更に高くなりSNRが有利となり、かつ垂直走査に必要な時間がモード1の1/3である点である。
[第3の実施形態]
図11は本発明の好適な第3の実施形態に係る放射線撮影装置を構成するセンサアレーの画素断面図である。
[第4の実施形態]
図12は本発明の好適な実施の形態に係る放射線撮影装置を放射線撮影システムに応用したシステム図である。
[他の実施の形態]
なお、本発明の好適な実施の形態は、複数の機器(例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器など)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
TT11〜TT63 転送用TFT
TR11〜TR63 リフレッシュ用TFT
103 転送用ゲート駆動回路部
104 リフレッシュ用ゲート駆動回路部
105 制御部
Claims (18)
- 第1の電極と第2の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第1の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第1のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第1の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第2のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、
行方向の複数の前記第1のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第1ゲート線が列方向に複数配列された複数の第1ゲート線と、
行方向の複数の前記第2のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第2のゲート線が列方向に複数配列された複数の第2ゲート線と、
列方向の複数の第1のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、
複数の前記変換素子の前記第2の電極に共通に接続され、第1の電位を供給する第1電源と、
複数の前記第2のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第2の電位を供給する第2の電源と、
前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第3の電位を供給可能な読み出し回路部と、
前記複数の第1のゲート線に共通に接続され、前記第1のトランジスタを駆動する第1の駆動回路部と、
前記複数の第2のゲート線に共通に接続され、前記第1のトランジスタを駆動する第2の駆動回路部と、
前記第1及び第2駆動回路部をそれぞれ異なるタイミングで独立して制御する制御部と、を備えた放射線撮像装置であって、
前記制御部は、所定の画素に対して、前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオンし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオフする第1の動作と、前記第1の動作の後に前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオフする第2の動作と、前記第2の動作の後に前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオンする第3の動作と、前記第2の動作の後に前記読み出し回路部が前記第3の電位を供給する間に前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオンし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオフする第4の動作と、を行うように、前記第1及び第2の駆動回路部を制御することを特徴とする放射線撮像装置。 - 前記制御部は、前記複数の第1のゲート線及び前記複数の第2のゲート線に対して、前記第1から前記第4の動作の組を1本又は複数本ずつ繰り返すように、前記第1及び第2の駆動回路部を制御することを特徴とする請求項1に記載の放射線撮像装置。
- 複数の動作モードを選択可能なモード選択部を更に備え、
前記モード選択部で選択された動作モードが第1の動作モードであった場合、前記制御部は、前記第1の駆動回路部が前記複数の第1のトランジスタのうち1本の前記第1のゲート線に共通に接続された複数の第1のトランジスタを同時に駆動することを1行ごとに順次行い、且つ、前記第2の駆動回路部が前記複数の第2のトランジスタのうち1本の前記第2のゲート線に共通に接続された第2のトランジスタを同時に駆動することを1行ごとに順次行うように、前記第1及び第2の駆動回路部を制御し、
前記モード選択部で選択された動作モードが前記第1の動作モードと異なる第2の動作モードであった場合、前記制御部は、前記第1の駆動回路部が前記複数の第1のトランジスタのうち少なくとも2本の前記第1のゲート線に共通に接続された複数の第1のトランジスタを同時に駆動することを前記少なくとも2行ごとに順次行い、且つ、前記第2の駆動回路部が前記複数の第2のトランジスタのうち少なくとも2本の前記第2のゲート線に共通に接続された複数の第2のトランジスタを同時に駆動することを前記少なくとも2行ごとに順次行うように、前記第1及び第2の駆動回路部を制御することを特徴とする請求項2に記載の放射線撮像装置。 - 前記第1及び第2のトランジスタは、アモルファスシリコン、多結晶シリコン及び有機半導体のいずれかを用いて基板上に構成された薄膜トランジスタであり、
前記変換素子は、複数の前記第1及び第2トランジスタを覆う絶縁層上に配置されており、
前記絶縁層に埋め込まれたコンタクトプラグによって、前記第1のトランジスタのソース及びドレイン電極の一方と前記第2のトランジスタのソース及びドレイン電極の一方と前記変換素子の第1電極とが電気的に接続されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の放射線撮像装置。 - 前記変換素子は、前記第1の電極と前記半導体層との間に配置された絶縁層と、前記第2の電極と前記半導体層との間に配置された不純物半導体層と、を含むMIS型センサを有し、
前記第1の電位と前記第2の電位によって前記MIS型センサがリフレッシュ動作を行う電圧が前記変換素子に与えられ、前記第1の電位と前記第3の電位によって前記MIS型センサが光電変換動作を行う電圧が前記変換素子に与えられることを特徴とする請求項4に記載の放射線撮像装置。 - 前記半導体層はアモルファスシリコンを用いて構成されており、前記変換素子は、放射線を可視光に変換する蛍光体層を更に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。
- 前記変換素子は、PIN型フォトダイオードからなることを特徴とする請求項4に記載の放射線撮像装置。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の放射線撮像装置と、
放射線発生装置と、を含む放射線撮像システム。 - 第1の電極と第2の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第1の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第1のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第1の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第2のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、行方向の複数の前記第1のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第1ゲート線が列方向に複数配列された複数の第1ゲート線と、
行方向の複数の前記第2のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第2のゲート線が列方向に複数配列された複数の第2ゲート線と、
列方向の複数の第1のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、
複数の前記変換素子の前記第2の電極に共通に接続され、第1の電位を供給する第1電源と、複数の前記第2のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第2の電位を供給する第2の電源と、前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第3の電位を供給可能な読み出し回路部と、
前記複数の第1のゲート線に共通に接続され、前記第1のトランジスタを駆動する第1の駆動回路部と、
前記複数の第2のゲート線に共通に接続され、前記第1のトランジスタを駆動する第2の駆動回路部と、を備えた放射線撮像装置の制御方法であって、
所定の画素に対して、前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオンとし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオフとする第1の動作と、
前記所定の画素に対して、前記第1の動作の後に前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオフとする第2の動作と、
前記所定の画素に対して、前記第2の動作の後に前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオンとする第3の動作と、
前記所定の画素に対して、前記第2の動作の後で前記読み出し回路部が前記第3の電位を供給する間に前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオンとし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオフとする第4の動作と、
を行うことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。 - 前記第1から前記第4の動作は、前記複数の第1のゲート線及び前記複数の第2のゲート線に対して1本又は複数本ずつ繰り返すことを特徴とする請求項9に記載の放射線撮像装置の制御方法。
- 第1の電極と第2の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第1の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第1のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第1の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第2のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、
行方向の複数の前記第1のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第1ゲート線が列方向に複数配列された複数の第1ゲート線と、
行方向の複数の前記第2のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第2のゲート線が列方向に複数配列された複数の第2ゲート線と、
列方向の複数の第1のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、
複数の前記変換素子の前記第2の電極に共通に接続され、第1の電位を供給する第1電源と、
複数の前記第2のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第2の電位を供給する第2の電源と、
前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第3の電位を供給可能な読み出し回路部と、
前記複数の第1のゲート線に共通に接続され、前記第1のトランジスタを駆動する第1の駆動回路部と、
前記複数の第2のゲート線に共通に接続され、前記第1のトランジスタを駆動する第2の駆動回路部と、
前記第1及び第2駆動回路部をそれぞれ異なるタイミングで独立して制御する制御部と、を備えた放射線撮像装置であって、
前記制御部は、所定の画素に対して、前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオンとし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオフとする第1の動作と、前記第1の動作の後に前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオフとし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオンとし且つ前記第2の電源が前記第2の電位を供給する第2の動作と、前記第2の動作の後に前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオフとし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオンとし且つ前記第2の電源が前記第3の電位を供給する第3の動作と、を行うように、且つ、前記複数の第1のゲート線及び前記複数の第2のゲート線に対して、前記第1から前記第3の動作の組を1本又は複数本ずつ繰り返すように、前記第2の電源と前記第1の駆動回路部と第2の駆動回路部とを制御することを特徴とする放射線撮像装置。 - 複数の動作モードを選択可能なモード選択部を更に備え、
前記モード選択部で選択された動作モードが第1の動作モードであった場合、前記制御部は、前記第1の駆動回路部が前記複数の第1のトランジスタのうち1本の前記第1のゲート線に共通に接続された複数の第1のトランジスタを同時に駆動することを1行ごとに順次行い、且つ、前記第2の駆動回路部が前記複数の第2のトランジスタのうち1本の前記第2のゲート線に共通に接続された第2のトランジスタを同時に駆動することを1行ごとに順次行うように、前記第1及び第2の駆動回路部を制御し、
前記モード選択部で選択された動作モードが前記第1の動作モードと異なる第2の動作モードであった場合、前記制御部は、前記第1の駆動回路部が前記複数の第1のトランジスタのうち少なくとも2本の前記第1のゲート線に共通に接続された複数の第1のトランジスタを同時に駆動することを前記少なくとも2行ごとに順次行い、且つ、前記第2の駆動回路部が前記複数の第2のトランジスタのうち少なくとも2本の前記第2のゲート線に共通に接続された複数の第2のトランジスタを同時に駆動することを前記少なくとも2行ごとに順次行うように、前記前記第1及び第2の駆動回路部を制御することを特徴とする請求項11に記載の放射線撮像装置。 - 前記第1及び第2のトランジスタは、アモルファスシリコン、多結晶シリコン及び有機半導体のいずれかを用いて基板上に構成された薄膜トランジスタであり、
前記変換素子は、複数の前記第1及び第2のトランジスタを覆う絶縁層上に配置されており、
前記絶縁層に埋め込まれたコンタクトプラグによって、前記第1のトランジスタのソース及びドレイン電極の一方と前記第2のトランジスタのソース及びドレイン電極の一方と前記変換素子の第1の電極とが電気的に接続されることを特徴とする請求項11に記載の放射線撮像装置。 - 前記変換素子は、前記第1の電極と前記半導体層との間に配置された絶縁層と、前記第2の電極と前記半導体層との間に配置された不純物半導体層と、を含むMIS型センサを有し、
前記第1の電位と前記第2の電位によって前記MIS型センサがリフレッシュ動作を行う電圧が前記変換素子に与えられ、前記第1の電位と前記第3の電位によって前記MIS型センサが光電変換動作を行う電圧が前記変換素子に与えられることを特徴とする請求項13に記載の放射線撮像装置。 - 前記半導体層はアモルファスシリコンを用いて構成されており、前記変換素子は、放射線を可視光に変換する蛍光体層を更に有することを特徴とする請求項14に記載の放射線撮像装置。
- 前記変換素子は、PIN型フォトダイオードからなることを特徴とする請求項13に記載の放射線撮像装置。
- 請求項11乃至請求項16のいずれか1項に記載の放射線撮像装置と、
放射線発生装置と、を含む放射線撮像システム。 - 第1の電極と第2の電極の間に半導体層を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、ソース及びドレイン電極の一方が前記第1の電極に接続され前記電荷に応じた電気信号を出力するための第1のトランジスタと、ソース及びドレイン電極の一方が前記の第1の電極に接続され前記変換素子を初期化するための第2のトランジスタと、を含む画素が行方向及び列方向に複数配列された変換部と、
行方向の複数の前記第1のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第1ゲート線が列方向に複数配列された複数の第1ゲート線と、
行方向の複数の前記第2のトランジスタのゲート電極に共通に接続された第2のゲート線が列方向に複数配列された複数の第2ゲート線と、
列方向の複数の第1のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方が共通に接続された信号線が行方向に複数配列された複数の信号線と、
複数の前記変換素子の前記第2の電極に共通に接続され、第1の電位を供給する第1電源と、
複数の前記第2のトランジスタのソース及びドレイン電極の他方に共通に接続され、第2の電位を供給する第2の電源と、
前記複数の信号線に共通に接続され、前記複数の信号線に第3の電位を供給可能な読み出し回路部と、
前記複数の第1のゲート線に共通に接続され、前記第1のトランジスタを駆動する第1の駆動回路部と、前記複数の第2のゲート線に共通に接続され、前記第1のトランジスタを駆動する第2の駆動回路部と、
を備えた放射線撮像装置の制御方法であって、
所定の画素に対して、前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオンとし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオフとする第1の動作と、
前記第1の動作の後に前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオフとし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオンとし且つ前記第2の電源が前記第2の電位を供給する第2の動作と、
前記第2の動作の後に前記第1の駆動回路部が前記第1のトランジスタをオフとし且つ前記第2の駆動回路部が前記第2のトランジスタをオンとし且つ前記第2の電源が前記第3の電位を供給する第3の動作と、を行い、
前記複数の第1のゲート線及び前記複数の第2のゲート線に対して、前記第1から前記第3の動作の組を1本又は複数本ずつ繰り返すことを特徴とする放射線撮像装置の制御方法。
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