JP5430642B2 - 放射線画像検出器、放射線画像撮像装置、及び放射線画像撮像システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線画像検出器、放射線画像撮像装置、及び放射線画像撮像システムに関し、特に放射線を電荷へ直接変換する放射線画像検出器、放射線画像撮像装置、及び放射線画像撮像システムに関する。

近時において実用化されている多くの放射線画像検出装置では、ＴＦＴ(Thin film transistor)アクティブマトリックス基板上に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)等の放射線検出器を用いている。このＦＰＤは、従来のフィルムスクリーン等に比べて、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。また、放射線検出器は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、放射線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式や、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）等のシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。

放射線検出器は、例えば、複数の走査配線と複数の信号配線とが互いに交差して配設され、これらの走査配線及び信号配線の各交差部に対応して画素がマトリクス状に設けられている。そして、複数の走査配線及び複数の信号配線は、放射線検出器の周辺部において外部回路、例えば、アンプＩＣ(Integrated Circuit)やゲートＩＣに接続される。

ところで、ＦＰＤの分解能を向上させるには、放射線検出器の画素のサイズを小さくすることが有効である。特にＳｅ等を使用した直接変換方式の放射線検出器では、画素サイズがほぼそのまま分解能の向上に寄与するため、高精細化によって画質向上させる放射線検出器が種々提案されている。例えば、解像度を重視するマンモグラフィー用のＦＰＤでは、画素サイズの小さい製品が提案されている。

一方、単に画素サイズを小さくするだけでは、放射線検出素子の面積と比例関係にある感度が低下することから、分解能及び感度向上の両立を実現するため、六角形状の画素を放射線検出装置に用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。四角形状の画素では、水平方向、及び垂直方向に比べて、斜め方向の解像度が低くなるが、六角形状の画素を用いることにより、水平、垂直、斜めの各方向で高い解像度を確保することができる。

特開２００３−２５５０４９号公報

上述した六角形状の画素を用いて静止画と動画（透視画）の撮影をすることを考えた場合、特に動画のように高いフレームレートを維持するためには、同時に複数画素から電荷を読み取って、得られた値を加算する手法（ビニング）を考慮に入れるとともに、その画素加算をセンサ内で行うことが考えられる。

ところが、複数の六角形状画素の画素加算において、その加算方法によっては、加算前後における画素位置（複数の画素を１かたまりの画素としたときの重心位置）に偏りが生じ、加算前に水平・垂直・斜め方向の各々の方向で均等な解像度を確保していたものが、加算後には維持できなくなる、という問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の画素についての電荷の合成前後において、水平・垂直・斜めの各方向の解像度が維持できる放射線画像検出器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の放射線画像検出器は、照射された放射線に応じた電荷を発生し、画素領域が六角形状の複数の画素をハニカム状に配列したセンサ部と、前記複数の画素の各々に設けられるとともに、前記電荷を収集する画素電極、該画素電極で収集された電荷を蓄積する蓄積容量、及び該蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すための第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とを有する検出部と、複数の画素行の各々に対応して配置されるとともに、該対応する画素行の前記第１スイッチ素子の制御端の各々に接続された複数の第１スキャン配線と、前記複数の画素行の列方向に隣接する一対の画素行の各々に対応して配置されるとともに、該列方向に隣接する一対の画素行の前記第２スイッチ素子の制御端の各々に接続された複数の第２スキャン配線と、前記複数の第１スキャン配線及び前記複数の第２スキャン配線と交差して配置された複数のデータ配線であって、前記列方向に隣接する一対の画素行において互いに隣接する３画素の前記第２スイッチ素子により読み出された該３画素の合成電荷量に相当する第１電荷信号を伝送する複数の第１データ配線と、該３画素と画素行方向に隣り合う所定の２画素の前記第２スイッチ素子により読み出された該２画素の合成電荷量に相当する第２電荷信号、及び該所定の２画素と画素列方向に隣接する所定の１画素の前記第１スイッチ素子により読み出された第３電荷信号を伝送する複数の第２データ配線とを含む複数のデータ配線と、前記複数のデータ配線の各々の一端に接続された複数のチャージアンプであって、第１期間に前記第１電荷信号を電圧信号に変換する複数の第１チャージアンプと、第２期間に前記第２電荷信号と前記第３電荷信号とを加算して電圧信号に変換する複数の第２チャージアンプとを含む複数のチャージアンプと、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の放射線画像検出器は、前記複数のデータ配線がさらに、前記複数の画素の各々に設けられた前記第１スイッチ素子により読み出された該複数の画素の各々の電荷に対応する第４電荷信号を伝送し、前記複数のチャージアンプがさらに、前記第４電荷信号を電圧信号に変換することを特徴とする。

請求項３に記載の放射線画像検出器は、前記３画素、及び前記所定の２画素と前記所定の１画素とからなる３画素が、同一の画素行方向に連続する３画素と、該３画素と画素列方向下部において隣接しながら画素行方向に連続する２画素と、該３画素と画素列方向上部に隣接する１画素とを繰り返し単位とする画素群を構成し、該３画素の各々の画素の隣接する２辺が他の２つの画素の各々の１辺と隣接するように配置されたことを特徴とする。

請求項４に記載の放射線画像検出器は、前記第１電荷信号及び前記第２電荷信号は、前記複数の第２スキャン配線に出力された信号に応じて前記第２スイッチ素子により読み出された前記合成電荷量に相当する信号であり、前記第３電荷信号は、前記複数の第２スキャン配線からの信号出力に対応して前記複数の第１スキャン配線より出力された信号に応じて前記第１スイッチ素子により読み出された電荷に対応する信号であり、前記第４電荷信号は、前記複数の第１スキャン配線に出力された信号に応じて前記複数の画素の前記第１スイッチ素子により読み出された電荷に対応する信号であることを特徴とする。

また、請求項５に記載の放射線画像検出器は、前記複数の第２チャージアンプは、前記第２期間のうち前記第１期間に対応する期間に前記第２電荷信号を積分し、前記第２期間のうち前記第１期間に相当する期間が経過後、前記第３電荷信号を積分することを特徴とする。

請求項６に記載の放射線画像検出器は、各々が前記３画素で構成される複数の画素群の輪郭によって囲まれた各領域の重心を用いて、１つの重心を内部に含みかつ該１つの重心の周囲に存在する６個の重心を結んだ線分で形成される六角形状の領域を隣接させて複数個形成したときに、該形成した複数個の六角形状の領域がハニカム状に配列されるように、前記画素群の各画素の組み合わせを定めたことを特徴とする。

請求項７に記載の放射線画像検出器は、前記六角形状の画素領域を正六角形状となるように形成したことを特徴とする。また、請求項８に記載の放射線画像検出器は、前記六角形状の画素領域を扁平させた六角形状となるように形成したことを特徴とする。

さらに、請求項９に記載の放射線画像検出器は、前記六角形状の画素領域を、該画素領域の中心を通る３本の対角線のうち１本の対角線を他の２本の対角線より短くし、該他の２本の対角線が等しい長さとなるように扁平させて形成したことを特徴とする。

請求項１０に記載の放射線画像検出器は、前記複数のデータ配線が、前記六角形の画素領域周縁の一部に沿って屈曲して配されることを特徴とする。

請求項１１に記載の放射線画像検出器は、前記センサ部が前記放射線の照射を受けて電荷を発生する半導体膜を有し、該電荷が前記複数の画素の各々に設けられた蓄積容量に蓄積されるとともに、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子により該蓄積容量に蓄積された電荷が読み出されることを特徴とする。

また、請求項１２に記載の放射線画像検出器は、前記センサ部が照射された前記放射線を可視光に変換するシンチレータを有し、該変換された可視光が半導体層で電荷に変換された後、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子により該電荷が読み出されることを特徴とする。

請求項１３に記載の放射線画像検出器は、前記蓄積容量の一方の電極同士を相互に接続して所定電位に固定する複数の共通配線を、さらに備えることを特徴とする。

請求項１４に記載の放射線画像検出器は、前記複数の共通配線が、前記蓄積容量、前記第１スイッチ素子、及び前記第２スイッチ素子を介して前記複数のデータ配線に接続されることを特徴とする。

また、請求項１５に記載の放射線画像検出器は、前記複数の第１スキャン配線、前記複数の第２スキャン配線、前記複数のデータ配線、前記複数の共通配線、前記第１スイッチ素子、及び前記第２スイッチ素子が、前記センサ部の下層側に配されていることを特徴とする。

さらに、請求項１６に記載の放射線画像撮像装置は、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線画像検出器により放射線画像を撮像することを特徴とする。

また、請求項１７に記載の放射線画像撮像システムは、上記放射線画像撮像装置と、前記放射線画像撮像装置に放射線画像の撮影を指示するとともに、該放射線画像撮像装置から放射線画像を取得する制御手段と、を備え、前記制御手段は、外部からの指示に基づき、放射線画像検出素子の１画素単位の画素情報を取得する第１の画像取得方法と、複数画素単位の画像情報を取得する第２の画像取得方法とを切り換える切換手段を有することを特徴とする。

このように、本発明によれば、複数の画素からなる画素群の電荷の合成前後においても、水平・垂直・斜めの各方向の解像度を維持することができる。

本発明の実施形態に係る放射線画像撮影システムの構成を示すブロック図である。 実施形態に係る撮影装置の放射線検出器の電気的な構成を示す図である。 実施形態に係る放射線検出器の放射線検出素子の一部断面構造構造を示す図である。 ビニング処理時の放射線検出器の動作タイミングチャートを示す図である。 ビニングの対象となる画素と画素群の配置を示す図である。 実施形態に係る放射線画像撮影システムにおける画像撮影処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る放射線画像撮影システム１００の構成を示すブロック図である。この放射線画像撮影システム１００は、放射線画像を撮影する撮影装置４１と、撮影した放射線画像を表わす画像データに対して画像処理を施す画像処理装置５０と、画像処理された画像データが表す被写体画像の表示を行う表示装置８０と、を備えている。

撮影装置４１は、放射線照射部２４と、放射線画像を検出する放射線検出器４２と、管電圧、管電流、及び照射時間等の情報等の曝射条件、撮影条件、各種の操作情報や各種の操作指示が入力される操作パネル４４と、装置全体の動作を制御する撮影装置制御部４６と、操作メニューや各種情報等を表示するディスプレイ４７と、ＬＡＮ等のネットワーク５６に接続され、このネットワーク５６に接続された他の機器との間で各種情報を送受信する通信Ｉ／Ｆ部４８と、を備えている。本実施の形態に係る撮影装置４１は、連続的に放射線画像の撮影（動画撮影）を行う動画撮影モードと静止画撮影を行う静止画撮影モードとが切替え可能に構成され、撮影モードは撮影条件の１つとして操作パネル４４から入力することが可能である。撮影装置４１では、操作パネル４４から入力された撮影モードに応じて動画撮影又は静止画撮影が行われる。

撮影装置制御部４６は、ＣＰＵ４６Ａ、ＲＯＭ４６Ｂ、ＲＡＭ４６Ｃ、及びＨＤＤやフラッシュメモリ等から成る不揮発性の記憶部４６Ｄを備えており、図示しないバスを介して放射線照射部２４、放射線検出器４２、操作パネル４４、ディスプレイ４７、及び通信Ｉ／Ｆ部４８と接続されている。記憶部４６Ｄには、ＣＰＵ４６Ａが実行するプログラム等が記憶されている。記憶部４６Ｄには、放射線画像を表わす画像データ（デジタルデータ）等が記憶される。例えば、本実施の形態に係る撮影装置４１が、マンモグラフィーに用いられる場合には、被験者の***を撮影して得られた放射線画像データが記憶部４６Ｄに記憶される。

放射線検出器４２は、曝射条件に応じて放射線照射部２４の放射線源３０から放射線が照射されると、その放射線を検出して、放射線画像を示す画像データを撮影装置制御部４６へ出力する。なお、放射線検出器４２の詳細な構成は、後述する。

撮影装置制御部４６は、通信Ｉ／Ｆ部４８及びネットワーク５６を介して画像処理装置５０と通信が可能とされており、画像処理装置５０との間で各種情報の送受信を行う。このネットワーク５６には、管理サーバ５７が更に接続されている。管理サーバ５７は、所定の管理情報を記憶する記憶部５７Ａを含んで構成されている。撮像装置制御部４６は、通信Ｉ／Ｆ部４８及びネットワーク５６を介して管理サーバ５７と通信が可能とされている。

一方、画像処理装置５０は、サーバ・コンピュータとして構成されており、操作メニューや各種情報等を表示するディスプレイ５２と、複数のキーを含んで構成され、各種情報や操作指示が入力される操作入力部５４と、を備えている。また、画像処理装置５０は、装置全体の動作を司るＣＰＵ６０と、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたＲＯＭ６２と、各種データを一時的に記憶するＲＡＭ６４と、各種データを記憶して保持するＨＤＤ６６と、ディスプレイ５２への各種情報の表示を制御するディスプレイドライバ６８と、操作入力部５４に対する操作状態を検出する操作入力検出部７０と、ネットワーク５６を介して撮影装置４１に接続され、撮影装置４１との間で各種情報の送受信を行う通信Ｉ／Ｆ部７２と、ディスプレイケーブル５８を介して表示装置８０に対して画像データを出力する画像信号出力部７４と、を備えている。画像処理装置５０は、通信ＩＦ部７２を介して、記憶部４６Ｄに記憶された放射線画像を表わす画像データ（デジタルデータ）を撮影装置４１から取得する。

ＣＰＵ６０、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６４、ＨＤＤ６６、ディスプレイドライバ６８、操作入力検出部７０、通信Ｉ／Ｆ部７２、及び画像信号出力部７４は、システムバスＢＵＳを介して相互に接続されている。従って、ＣＰＵ６０は、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６４、及びＨＤＤ６６へのアクセスを行うことができる。また、ＣＰＵ６０は、ディスプレイドライバ６８を介したディスプレイ５２への各種情報の表示の制御、通信Ｉ／Ｆ部７２を介した撮影装置４１との各種情報の送受信の制御、及び画像信号出力部７４を介した表示装置８０の表示部８０Ａに表示される画像の制御の各々の制御を行うことができる。さらに、ＣＰＵ６０は、操作入力検出部７０を介して操作入力部５４に対するユーザの操作状態を把握することができる。

図２は、本実施形態に係る撮影装置の放射線検出器の電気的な構成を示している。図２に示す放射線検出器４２の放射線検出素子１０は、画素領域が六角形状の複数の画素２０が互いに隣接しながら２次元状にハニカム状に配列され、全体として略矩形状の領域を構成している。各画素２０は、照射された放射線（Ｘ線）を受けて電荷を発生するセンサ部１０３と、センサ部１０３で発生した電荷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２つの薄膜トランジスタ（ＴＦＴスイッチともいう）４ａ，４ｂとを含んで構成される。

なお、複数の画素２０のうち、例えば、画素Ｐ６，Ｐ１２等は、後述する撮影モードにおける電荷の読み出しタイミングとの関係から、画素内の電荷蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すトランジスタとして、薄膜トランジスタ４ａのみを有する。

また、各画素２０をハニカム状に配置するとは、画素領域が六角形状の同じ大きさの画素２０を、隣り合う画素同士の１辺が各々隣接するように行方向（図２の水平方向）に複数配列した第１の画素行と、この第１の画素行の画素２０と同じ大きさの、画素領域が六角形状の画素２０を、隣り合う２辺が第１の画素行の隣り合う画素の隣り合う２辺の各々に隣接するように行方向に複数配列した第２の画素行とを、列方向（図２の垂直方向）に繰り返し配列するとともに、上記第２の画素行の画素２０が、上記第１の画素行の隣接する画素間に対応して配置され、上記第１の画素行の各画素２０の配列ピッチの１／２だけ行方向にずれるように配置されることである。

放射線検出器４２は、各画素２０内に設けたＴＦＴ４ａのゲート端子に接続され、ＴＦＴ４ａのＯＮ／ＯＦＦを制御するための第１のスキャン配線Ｇ１−１〜Ｇ１−５（適宜、これらをまとめて第１のスキャン配線Ｇ１ともいう）と、ＴＦＴ４ｂのゲート端子に接続され、ＴＦＴ４ｂのＯＮ／ＯＦＦを制御するための第２のスキャン配線Ｇ２−１，Ｇ２−２（適宜、これらをまとめて第２のスキャン配線Ｇ２ともいう）と、センサ部１０３で発生し、電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を読み出すための複数のデータ配線Ｄ１〜Ｄ３（これらをまとめてデータ配線Ｄ、またはデータ配線３ともいう）と、共通グランド配線３０とを備える。

図２では、説明と図示の便宜上、５本の第１のスキャン配線Ｇ１、２本の第２のスキャン配線Ｇ２、４本のデータ配線Ｄ、及び４本の共通グランド配線３０を配した構成を例示している。例えば、画素２０が行方向及び列方向にｍ×ｎ個（ｍ，ｎは正の整数）配置されている場合、ｍ本の第１のスキャン配線Ｇ１と、ｎ本のデータ配線Ｄが設けられる。また、放射線検出器４２の放射線検出素子１０は、後述するようにアモルファスセレン等の放射線−電荷変換材料を用いて、放射線を電荷へ直接変換する構成をとる。なお、各画素２０のセンサ部１０３は、図示を省略した共通配線に接続されており、共通配線を介して電源（不図示）からバイアス電圧が印加されるように構成されている。

放射線検出器４２において、スキャン配線Ｇ１，Ｇ２と、データ配線Ｄ及び共通グランド配線３０とが互いに交差するように配され、データ配線Ｄは、画素領域が六角形の画素２０の周縁に沿って、それらの画素２０を迂回するようにジグザグ状に（蛇行するように）配置されている。すなわち、データ配線Ｄは、個々の画素２０の周縁（６辺）のうち連続する３辺に沿いながら、列方向に延設されている。また、共通グランド配線３０も、各画素２０のＴＦＴスイッチ４ａ，４ｂを避けるようにジグザグ状に（蛇行するように）配されている。

ＴＦＴスイッチ４ａのゲート電極は、第１のスキャン配線Ｇ１に接続され、ＴＦＴスイッチ４ｂのゲート電極は、第２のスキャン配線Ｇ２に接続されている。また、ＴＦＴスイッチ４ａ，４ｂのドレイン電極及びソース電極の一方が蓄積容量５の一方の電極に接続され、ドレイン電極及びソース電極の他方がデータ配線Ｄに接続されている。

放射線検出器４２の制御部１５０は、スキャン信号制御部３５ａ，３５ｂに信号検出のタイミングを示す制御信号やスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する。スキャン信号制御装置３５ａは、制御部１５０からの制御信号を受けて、第１のスキャン配線Ｇ１−１〜Ｇ１−５にＴＦＴスイッチ４ａをＯＮ／ＯＦＦするための信号を出力する。また、スキャン信号制御装置３５ｂは、第２のスキャン配線Ｇ２−１，Ｇ２−２にＴＦＴスイッチ４ｂをＯＮ／ＯＦＦするための信号を出力する。

例えば、放射線画像を撮影する場合、外部より放射線（Ｘ線）が照射される間、第１のスキャン配線Ｇ１に対してＯＦＦ信号を出力して各ＴＦＴスイッチ４ａをオフにし、第２のスキャン配線Ｇ２に対してＯＦＦ信号を出力して各ＴＦＴスイッチ４ｂをオフにして、半導体層に発生した電荷を各電荷蓄積容量５に蓄積する。

画像の読出し時には、例えば、静止画の場合、第１のスキャン配線Ｇ１に対して１ラインずつ順にＯＮ信号を出力して各画素２０内のＴＦＴスイッチ４ａをオンにする。また、例えば、動画の読出し時には、第２のスキャン配線Ｇ２に対して１ラインずつ順にＯＮ信号を出力して、後述する画素群内の複数の画素に係るＴＦＴスイッチ４ｂをオンにするとともに、特定の第１のスキャン配線Ｇ１にＯＮ信号を出力して、画素２０内のＴＦＴスイッチ４ａをオンにする。こうすることで、各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷を電気信号として読み出し、読み出した電気信号をデジタルデータへ変換することにより、放射線画像を得る。

放射線検出器４２は、図２に示すようにデータ配線Ｄ１〜Ｄ３の各々に対応する可変ゲインプリアンプ（チャージアンプ、あるいは積分増幅器ともいう）ＣＡ１〜ＣＡ３を備え、これらのチャージアンプＣＡ１〜ＣＡ３の各々の出力側には、サンプルホールド回路（ＳＨ）９７Ａ〜９７Ｄが配置されている。放射線検出器４２は、複数のデータ配線がデータ配線Ｄ１〜Ｄ３を単位として繰り返して配され、それに対応して、複数のチャージアンプがチャージアンプＣＡ１〜ＣＡ３を単位として繰り返して配される構成をとる。チャージアンプＣＡ１〜ＣＡ３は、正入力側が接地されたオペアンプ９２ａと、オペアンプ９２ａの負入力側と出力側との間に、それぞれ並列に接続されるコンデンサ９２ｂと、リセットスイッチ９２ｃとを含んで構成されており、リセットスイッチ９２ｃは、制御部１５０により切り換えられる。さらに、放射線検出器４２は、マルチプレクサ９８及びＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器９９を備える。

なお、サンプルホールド回路９７Ａ〜９７Ｄのサンプルタイミング、及びマルチプレクサ９８に設けられたスイッチ９８ａ〜９８ｄによる選択出力も、制御部１５０によって切り換えられる。また、図２では、マルチプレクサ９８が４画素を１つに束ねる構成としているが、これに限定されず、例えば、上述したデータ配線Ｄ１〜Ｄ３の繰り返し単位に合わせて、３画素を１つに束ねる構成としてもよい。

図３は、本実施形態に係る放射線検出器の放射線検出素子の１画素を含む一部断面構造を示している。放射線検出器４２の放射線検出素子１０は、図３に示すように、絶縁性の基板１上にゲート配線層として、ゲート電極２、スキャン配線１０１（図３では不図示）、蓄積容量下部電極１４が形成された構造になっている。ソース電極９、ドレイン電極１３、信号配線３、及び蓄積容量上部電極１６が形成された配線層（ソース配線層ともいう）は、例えば、ＡｌあるいはＣｕ、又はＡｌあるいはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成される。ソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には、不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（不図示）が形成されている。なお、ＴＦＴスイッチ４ａ，４ｂは、後述する下部電極１１により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極９とドレイン電極１３が逆になる。

ゲート電極２のためのゲート配線層は、例えば、ＡｌあるいはＣｕ、又はＡｌあるいはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されている。また、ゲート配線層上には、一面に絶縁膜１５Ａが形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４ａ，４ｂにおけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５Ａは、例えば、ＳｉＮ_Ｘ等からなっており、例えば、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)成膜法により形成される。さらに、絶縁膜１５Ａ上のゲート電極２の上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４ａ，４ｂのチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。

これらゲート電極２等の上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。ソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３とともに、データ配線３が形成されている。また、絶縁膜１５Ａ上の、蓄積容量下部電極１４に対応する位置に蓄積容量上部電極１６が形成されている。ドレイン電極１３は蓄積容量上部電極１６に接続されている。データ配線３は、上述したように画素２０の周縁に沿って、隣接する画素と画素の間を迂回するように屈曲して配設されており、各画素行の画素２０に形成されたソース電極９に接続されている。

ソース配線層を覆い、基板１上の画素が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴ保護膜層１５Ｂが形成されている。このＴＦＴ保護膜層１５Ｂは、例えば、ＳｉＮ_Ｘ等からなり、例えば、ＣＶＤ成膜法により形成される。そして、このＴＦＴ保護膜層１５Ｂ上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率ε_ｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料等）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。

本実施の形態に係る放射線検出器４２では、層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、層間絶縁膜１２を形成する上述した材料は、一般的に平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。放射線検出器４２の放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層１５Ｂの蓄積容量上部電極１６と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。

層間絶縁膜１２上には、各画素２０毎に、各々コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されている。この下部電極１１は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、コンタクトホール１７を介して蓄積容量上部電極１６と接続されている。その結果、下部電極１１とＴＦＴスイッチ４とが、蓄積容量上部電極１６を介して電気的に接続されている。なお、下部電極１１は、画素２０の画素領域の形状に合わせた形状とするのが好ましいが、これに限定されない。例えば、画素２０の画素領域が正六角形の場合、隣接する画素の下部電極に接触しないように多少縮めた正六角形とし、画素２０の画素領域が扁平した六角形の場合も同様に、多少縮めた六角形とするのが好ましい。すなわち、下部電極の画素配置が六角格子になっていれば、下部電極の形状は角切りの六角形でも、あるいは、正方形等であってもよい。

下部電極１１上であって基板１上の画素２０が設けられた画素領域のほぼ全面には、光電変換層６が一様に形成されている。この光電変換層６は、Ｘ線等の放射線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。つまり、光電変換層６は導電性を有し、放射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り、例えば、セレンを主成分とする膜厚１００〜１０００μｍの非晶質の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ことを意味する。光電変換層６上には、上部電極７が形成されている。この上部電極７は、図示しないバイアス電源に接続されており、そのバイアス電源からバイアス電圧（例えば、数ｋＶ）が供給されている。上述した複数のスキャン配線Ｇ１，Ｇ２、データ配線３、共通グランド配線３０、及び各ＴＦＴスイッチ４ａ，４ｂは、光電変換層６からなるセンサ部１０３の下層側に配されている。

放射線検出器の放射線検出素子は、絶縁性の基板１上にゲート配線層として、ゲート電極２、第１及び第２のスキャン配線Ｇ１，Ｇ２、蓄積容量下部電極１４が形成され、共通グランド配線３０が、例えば、絶縁性の基板１上に蓄積容量下部電極１４等と同じ金属層により形成されている。

次に、本実施形態に係る放射線検出器４２の動作を説明する。上述した上部電極７と蓄積容量下部電極１４との間にバイアス電圧を印加した状態で、光電変換層６にＸ線が照射されると、光電変換層６内に電荷（電子−正孔対）が発生する。光電変換層６と電荷蓄積容量５は、電気的に直列に接続された構造となっているため、光電変換層６内に発生した電子は＋（プラス）電極側に、正孔は−（マイナス）電極側に移動する。

画像検出時には、スキャン信号制御部３５ａ，３５ｂから全てのスキャン配線Ｇ１，Ｇ２に対してＯＦＦ信号（０Ｖ）が出力され、ＴＦＴスイッチ４ａ，４ｂのゲート電極に負バイアスが印加される。これにより、各ＴＦＴスイッチ４ａ，４ｂがＯＦＦ状態に保持される。その結果、光電変換層６内に発生した電子は下部電極１１により収集されて、電荷蓄積容量５に蓄積される。光電変換層６は、照射された放射線量に応じた電荷量を発生するので、その放射線が担持した画像情報に応じた電荷が各画素の電荷蓄積容量５に蓄積される。なお、上部電極７と蓄積容量下部電極１４との間に上述した数ｋＶの電圧が印加されることとの関係から、光電変換層６で形成される容量に対して、電荷蓄積容量５を大きくとる必要がある。

一方、画像の読出時、放射線検出器４２は、上述したように画像処理装置５０からの指示に基づいて、静止画撮影モード及び動画撮影モードのいずれかを行う。静止画撮影モードの指示があった場合、制御部１５０は、第２のスキャン配線Ｇ２−１，Ｇ２−２から各画素２０内のＴＦＴ４ｂをオフにするためのゲート制御信号が出力されるようにスキャン信号制御部３５ｂを制御する。さらに、制御部１５０は、各画素２０内のＴＦＴ４ａをオンにするため、順次、第１のスキャン配線Ｇ１−１〜Ｇ１−５からＴＦＴ４ａの各ゲートに対して、例えば、電圧が＋１０〜２０ＶのＯＮ信号が印加されるようにスキャン信号制御部３５ａを制御する。これにより、各画素行の各画素２０内のＴＦＴ４ａが順次、オン状態となり、ＴＦＴ４ａによりセンサ部１０３から電荷が読み出され、その電荷に対応する信号がデータ配線Ｄに出力される。

このように放射線検出器４２では、静止画撮影モードにおいて、データ配線Ｄ１〜Ｄ３の全てにおいて、各画素行毎に各画素２０に対応する電荷信号が流れる。これにより、放射線検出器４２の放射線検出素子１０に照射された放射線により示される画像を示す画像情報を得ることができる。そして、信号処理部２５において電荷信号がデジタル信号に変換され、その電荷信号に応じた画像データに基づいて放射線画像が生成される。

次に、本実施の形態に係る放射線検出器における、動画撮影モード時の動作について、図４に示す動作タイミングチャートを参照しながら説明する。本実施の形態に係る放射線検出器４２の複数の画素２０のうち、例えば、図２において点線で囲んだ３つの画素Ｐ１〜Ｐ３内に配置された各ＴＦＴスイッチ４ｂのゲート端子は、第２のスキャン配線Ｇ２−１に接続されている。同じく点線で囲んだ３つの画素Ｐ４〜Ｐ６のうち、画素Ｐ４，Ｐ５内に配置された各ＴＦＴスイッチ４ｂのゲート端子も、第２のスキャン配線Ｇ２−１に接続されている。

同様に、画素Ｐ７〜Ｐ９内に配置された各ＴＦＴスイッチ４ｂのゲート端子は、第２のスキャン配線Ｇ２−２に接続され、画素Ｐ１０〜Ｐ１２のうち、画素Ｐ１０，Ｐ１１内に配置された各ＴＦＴスイッチ４ｂのゲート端子も、第２のスキャン配線Ｇ２−２に接続されている。

ここでは、画素Ｐ１〜Ｐ３をまとめて画素群ＰＧ１と呼ぶ。また、画素Ｐ４〜Ｐ６をまとめて画素群ＰＧ２、画素Ｐ７〜Ｐ９をまとめて画素群ＰＧ３、画素Ｐ１０〜Ｐ１２をまとめて画素群ＰＧ４と呼ぶ。図２では図示を省略したが、放射線検出素子１０は、さらに、これらの画素群ＰＧ１，ＰＧ２等と隣り合う、特定の３画素を構成画素とする他の複数の画素群で構成される（例えば、図５を参照）。これらの画素群について、画素群ＰＧ１，ＰＧ２を例にとると、画素群ＰＧ１の３画素（Ｐ１〜Ｐ３）、及び画素群ＰＧ２の２画素（Ｐ４，Ｐ５）と画素群ＰＧ２の１画素（Ｐ６）とからなる３画素は、同一の画素行方向に連続する３画素（ここでは、ＰＧ１，ＰＧ４，ＰＧ５）と、これら連続する３画素と画素列方向の下部において隣接し、かつ画素行方向に連続する２画素（ここでは、ＰＧ２，ＰＧ３）と、これら連続する３画素と画素列方向上部において隣接する１画素（ここでは、ＰＧ６）とを繰り返し単位とする画素群（計６画素からなる）を構成している。そして、画素群ＰＧ１，ＰＧ２の各々の３画素は、各々の画素の隣接する２辺が他の２つの画素の各々の１辺と隣接するように配置されている。

本実施の形態に係る放射線検出器４２では、上記の画素Ｐ１〜Ｐ６を１つの画素群単位として、この画素群単位が図２の水平及び垂直方向に連続して配置されることで、放射線検出素子１０を構成している。言い換えれば、放射線検出器４２において、画素Ｐ１〜Ｐ５と画素Ｐ１２とを１つの画素群単位として、この画素群単位が図２の水平及び垂直方向に連続して配置されている、ともいえる。

放射線検出器４２に対して動画撮影モードの指示があった場合、制御部１５０は、最初にスキャン信号制御部３５ａを制御して、第１のスキャン配線Ｇ１−１〜Ｇ１−５から各画素２０のＴＦＴ４ａの各ゲート電極に対してＯＦＦ信号を出力して、各画素２０のＴＦＴ４ａをオフにする。

次に、制御部１５０は、チャージアンプのリセットスイッチを短絡させるためのリセット信号を出力する。例えば、図４の（５），（６）に示すように、チャージアンプＣＡ１，ＣＡ２に対してリセット信号を出力して、チャージアンプＣＡ１，ＣＡ２のコンデンサに蓄積されていた電荷を放電（リセット）する。

その後、制御部１５０は、スキャン信号制御部３５ｂを制御して、第２のスキャン配線Ｇ２−１よりスキャン信号（ＯＮ信号）を出力する。具体的には、図４の（１）に示すように、第２のスキャン配線Ｇ２−１より、所定期間、ＯＮ信号を出力する。これにより、画素群ＰＧ１の３個の画素Ｐ１〜Ｐ３のＴＦＴスイッチ４ｂがオンとなる。その結果、画素Ｐ１〜Ｐ３の各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷の電荷信号が放射線検出素子１０内で合成され、データ配線Ｄ１には、これら３画素の合成電荷信号が流れる。

データ配線Ｄ１を伝送された電気信号（３画素分の合成電荷信号）は、図４の（７）に示す期間（積分期間Ｔ１−１という）、チャージアンプＣＡ１において予め定められた増幅率で増幅され、サンプルホールド回路９７Ｂに保持される。そして、積分期間Ｔ１−１の経過とともに電荷信号のサンプリングを終了する。

また、第２のスキャン配線Ｇ２−１よりＯＮ信号が出力されると（図４の（１））、画素群ＰＧ２の画素Ｐ４，Ｐ５内のＴＦＴスイッチ４ｂもオンになる。その結果、これらの画素Ｐ４，Ｐ５の各電荷蓄積容量に蓄積された電荷の合成電荷信号が、データ配線Ｄ２に流出する。データ配線Ｄ２を伝送された電気信号（画素Ｐ４，Ｐ５の合成電荷信号）は、図４の（８）に示す積分期間Ｔ２−１のうち、上記の積分期間Ｔ１−１に相当する期間において、チャージアンプＣＡ２で増幅され、サンプルホールド回路９７Ｃに保持される。なお、制御部１５０は、第２のスキャン配線Ｇ２−１からの出力信号がＯＮからＯＦＦとなったとき、積分期間Ｔ１−１を終了するが、積分期間Ｔ２−１を続行させて、チャージアンプＣＡ２における電荷信号の蓄積及び増幅（積分）を継続できる状態にする。

制御部１５０は、第２のスキャン配線Ｇ２−１からの出力信号をＯＦＦにした後、図４の（２）に示すように、スキャン信号制御部３５ａを制御して、第１のスキャン配線Ｇ１−１からの出力信号をＯＮにする。これにより、第１のスキャン配線Ｇ１−１に対応する画素行の画素内のＴＦＴスイッチ４ａがオンとなり、それらの画素から読み出された電荷信号が各データ配線に流出する。このとき、チャージアンプＣＡ２は、上記のように電荷信号を蓄積及び増幅（積分）できる状態にあるが、チャージアンプＣＡ１は、非作動状態にある。なお、動画撮影モード時（ビニング駆動時）、データ配線Ｄ３には信号が流れないため、制御部１５０は、図４の（９）に示すように、チャージアンプＣＡ３を常時、非作動状態にする。

よって、図４の（８）に示すように、積分期間Ｔ２−１のうち、積分期間Ｔ１−１が経過した後の期間において、画素群ＰＧ２の画素Ｐ６の電荷信号が流出するデータ線Ｄ２に接続されるチャージアンプＣＡ２で、画素Ｐ６の電荷信号が蓄積及び増幅（積分）される。その結果、チャージアンプＣＡ２では、積分期間Ｔ２−１において、画素Ｐ６の電荷信号と、先に蓄積及び増幅（積分）された画素Ｐ４，Ｐ５の電荷信号とが加算される。その後、画素Ｐ４〜Ｐ６の合成電荷信号は、サンプルホールド回路９７Ｃに保持され、積分期間Ｔ２−１の経過とともにサンプリングを終了する。

上記のように、第２のスキャン配線Ｇ２−１よりＯＮ信号が出力され、第１のスキャン配線Ｇ１−１よりＯＮ信号が出力されると、上記画素群ＰＧ１，ＰＧ２の画素と行方向に連続する他の複数の画素についても、画素群ＰＧ１，ＰＧ２と同様、所定の３画素分の合成電荷信号等がデータ配線に出力される。

制御部１５０は、上記の処理に続いて、画素群ＰＧ１，ＰＧ２等と列方向に隣り合う画素群（図２に示す例では、画素群ＰＧ３，ＰＧ４）についてビニング処理を行う。すなわち、制御部１５０は、図４の（５），（６）に示すように、チャージアンプＣＡ１，ＣＡ２にリセット信号を送って、それらのアンプのコンデンサに蓄積されていた電荷を放電（リセット）する。そして、制御部１５０は、図４の（３）に示すように、第２のスキャン配線Ｇ２−２よりスキャン信号（ＯＮ信号）が出力されるように、スキャン信号制御部３５ｂを制御する。これにより、画素群ＰＧ３の３個の画素Ｐ７〜Ｐ９のＴＦＴスイッチ４ｂがオンとなり、画素Ｐ７〜Ｐ９の各電荷蓄積容量５に蓄積された電荷の電荷信号が放射線検出素子１０内で合成され、データ配線Ｄ１に、３画素（Ｐ７〜Ｐ９）の合成電荷信号が流れる。

これら３画素の合成電荷信号は、図４の（７）に示す積分期間Ｔ１−２において、チャージアンプＣＡ１で増幅され、サンプルホールド回路９７Ｂに保持される。そして、積分期間Ｔ１−２の経過とともに電荷信号のサンプリングが終了する。

第２のスキャン配線Ｇ２−２よりＯＮ信号が出力されると、画素群ＰＧ４の画素Ｐ１０，Ｐ１１内のＴＦＴスイッチ４ｂもオンになり、画素Ｐ１０，Ｐ１１に蓄積された電荷の合成電荷信号がデータ配線Ｄ２を流れる。この合成電荷信号は、図４の（８）に示す積分期間Ｔ２−２のうち、上記の積分期間Ｔ１−２に相当する期間において、チャージアンプＣＡ２で増幅され、サンプルホールド回路９７Ｃに保持される。ここでも、制御部１５０は、第２のスキャン配線Ｇ２−２からの出力信号がＯＦＦとなったとき、積分期間Ｔ１−２を終了させるが、積分期間Ｔ２−２は終了させずに、チャージアンプＣＡ２における電荷信号の蓄積及び増幅（積分）を継続できる状態にする。

第２のスキャン配線Ｇ２−２からの出力信号がＯＦＦとなった後、図４の（４）に示すように、第１のスキャン配線Ｇ１−３からの出力信号をＯＮにする。これにより、第１のスキャン配線Ｇ１−３に対応する画素行の画素内のＴＦＴスイッチ４ａがオンとなる。このとき、チャージアンプＣＡ１は作動状態にないが、チャージアンプＣＡ２は、上記のように電荷信号を蓄積及び増幅（積分）できる状態に維持される。なお、上記のように、動画撮影モード時（ビニング駆動時）、データ配線Ｄ３には信号が流れない。そのため、図４の（９）に示すように、ビニング駆動時にはチャージアンプＣＡ３を常時、非作動状態にする。

よって、図４の（８）に示すように、積分期間Ｔ２−２のうち、積分期間Ｔ１−２が経過した後の期間において、画素群ＰＧ４の画素Ｐ１２の電荷信号が流出するデータ線Ｄ２に接続されるチャージアンプＣＡ２において、画素Ｐ１２の電荷信号が蓄積及び増幅（積分）される。その結果、チャージアンプＣＡ２では、積分期間Ｔ２−２において、画素Ｐ１２の電荷信号と、既にチャージアンプＣＡ２で蓄積及び増幅（積分）された画素Ｐ１０，Ｐ１１の電荷信号とが加算される。その後、画素Ｐ１０〜Ｐ１２の合成電荷信号は、サンプルホールド回路９７Ｃに保持され、積分期間Ｔ２−２の経過とともにサンプリングが終了する。

なお、第２のスキャン配線Ｇ２−２、及び第１のスキャン配線Ｇ１−３よりＯＮ信号が出力されると、上記画素群ＰＧ３，ＰＧ４の画素と行方向に連続する他の複数の画素についても、画素群ＰＧ３，ＰＧ４と同様、所定の３画素分の合成電荷信号等がデータ配線に出力される。

制御部１５０は、サンプルホールド回路９７Ａ〜９７Ｄを所定期間、駆動させることより、可変ゲインプリアンプであるチャージアンプＣＡ１〜ＣＡ３によって増幅された電気信号の信号レベルを、サンプルホールド回路に保持させる。個々のサンプルホールド回路に保持された電荷信号は、マルチプレクサ９８によって順次、選択された後、Ａ／Ｄ変換器９９によってデジタル画像データに変換される。なお、Ａ／Ｄ変換器９９から出力されたデジタル画像データは、画像メモリ９０に順に記憶される。画像メモリ９０は、例えば、撮影された放射線画像を複数フレーム分のデジタル画像データとして記憶する。

このように、動画撮影モードの場合、放射線検出素子１０を構成する複数の画素のうち予め特定した３つの画素を束ねて構成される複数の画素群の各々について、それら３個の画素に蓄積された電荷がまとめられ（ビニングされ）、そのビニングにより合成された電荷に相当する電荷信号がデータ配線に出力される。また、第２のスキャン配線Ｇ２の制御に続いて、第１のスキャン配線Ｇ１のうち、図２において奇数番号が付与されたスキャン配線（Ｇ１−１，Ｇ１−３等）にＯＮ信号を出力することで、先に２画素分の合成電荷信号が取得された画素群中の残りの１画素分の電荷信号がデータ配線を流れる。動画撮影モードでは、第１のスキャン配線Ｇ１のうち、偶数番号が付与されたスキャン配線（Ｇ１−２，Ｇ１−４等）からは、常時、オフ信号が出力される。

よって、本実施の形態に係る放射線検出器では、特定の画素群（ＰＧ２，ＰＧ４等）の画素については、各画素群を構成する３画素のうち、２画素分の電荷信号と、残りの１画素分の電荷信号とを、同一のチャージアンプの積分タイミングをずらして加算、合成することで、３画素のビニング処理を行う。

図５は、上述した動画撮影モードにおいてビニングの対象となる画素と画素群の配置を示している。図５に示す例では、放射線検出器４２の放射線検出素子１０において、各々が上述した３画素からなる画素群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇを特定する。なお、図５では、各々の画素群が区別しやすいように、隣り合う画素群の各画素に対する塗りつぶしパターンを変えてある。ここでは、各画素群が、各々の画素の隣接する２辺が他の２つの画素の各々の１辺と隣り合うように配置された３個の画素を組み合わせて構成される。

本実施の形態の放射線検出器４２では、上述したように静止画撮影モードの指示があった場合、制御部１５０は、放射線検出器４２の各画素２０内のＴＦＴ４ａをオンにして、各画素から電荷を読み出し、その電荷に対応する信号がデータ配線Ｄに出力される。このとき、放射線検出器４２の放射線検出素子１０の個々の画素として、画素領域が六角形状の画素を用いることにより、水平、垂直、斜めの各方向で高い解像度を確保することができる。

一方、動画撮影モードにおいて、制御部１５０は、各画素群を構成する３画素内のＴＦＴスイッチ４ｂをオンにすることによって、これら３画素を１つの画素とみなして、３画素分の電荷信号を合成するビニングを行うとともに、これら３画素に対するＯＮ信号によりＴＦＴスイッチ４ｂがオンとなる他の画素群の画素についても、チャージアンプの積分タイミングを制御して３画素分のビニングをする。

そこで、各画素群について３画素のビニングをする場合、図５において、各画素群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇの重心位置をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇとし、それらの位置を黒点で示すと、画素群Ｄの重心ｄを中心として、他の画素群の重心ａ−ｂ−ｅ−ｇ−ｆ−ｃ−ａを結ぶ正六角形が形成される。しかも、これらの画素群の重心間距離、すなわち、ｄａ間、ｄｂ間、ｄｅ間、ｄｇ間、ｄｆ間、ｄｃ間の距離が６方向において等しいことが分かる。よって、ビニング前において、各画素２０の画素領域を六角形状としたことで、水平、垂直、斜めの各方向において解像度を確保することができ、さらに、ビニング後においても、画素群の重心を結ぶことにより正六角形が形成されるので、水平、垂直、斜めの各方向において解像度が確保される。

つまり、画素群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｇの輪郭によって囲まれた各領域の重心ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｇを用いて、１つの重心ｄを内部に含み、その重心ｄの周囲に存在する６個の重心ａ，ｂ，ｅ，ｇ，ｆ，ｃを結ぶ線分で形成される六角形状の領域を隣接させて複数個形成したときに、これら形成した複数個の六角形状の領域がハニカム状に配列されるように、各画素群の各画素の組み合わせを定める。こうすることで、水平方向、垂直方向、及び斜め方向の各方向についてビニング後の画素位置（画素群の重心位置）の偏りを抑制し、ビニング前の画像と同様に、それぞれの方向について解像度を確保することができる。

このように、ビニング前の重心配列と、ビニング後の重心配列とがともに、重心により形成される六角形状の領域がハニカム状に配列された状態となっていることから、ビニング後に画素密度変換を行う場合であっても、ビニングせずに画素密度変換を行うときと同様のアルゴリズムで処理することができる。つまり、ビニング処理後の画素密度変換処理のアルゴリズムを別途、用意しなくても、画素密度変換処理のアルゴリズムを共有することができる。また、画像処理装置５０では、放射線検出器４２で検出された放射線画像を表わす画像データに対して画素密度変換を行うためのプログラムは、ＲＯＭ６２やＨＤＤ６６に記憶されている。そして、表示装置８０に対して出力する画像データは、画素密度変換後の画像データとなる。

図６は、本実施の形態に係る放射線画像撮影システムの画像処理装置５０で実行される画像撮影処理手順の一例を示すフローチャートである。図６のステップ３００で、撮影装置４１の放射線検出器４２において、放射線照射部２４から照射された放射線量を検知する。続くステップ３０２では、上記の放射線量が予め定められた閾値を超えるか否かを判定する。照射された放射線量が閾値を超えていると判断された場合には、画像撮影に対して十分な感度が得られる（画像のＳ／Ｎが十分である）としてステップ３０４に進み、複数の画素２０それぞれに制御信号を送って、電荷蓄積容量に蓄積された個別の電荷信号を読み取る通常の処理（静止画撮影モード）を行う。

一方、ステップ３０２で、照射された放射線量が閾値以下であると判断された場合には、得られる画像のＳ／Ｎが不十分であるとして、ステップ３０６に進み、高Ｓ／Ｎ画像を撮影するための処理を行う。具体的には、上述した特定の３画素からなる画素群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等を設定する。そして、ステップ３０８で、スキャン信号制御部３５ｂより第２のスキャン配線Ｇ２に対して、画素群Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ等の各画素に配されたＴＦＴスイッチ４ｂをオンにするためのスキャン信号（ＯＮ信号）を出力し、各画素群の３画素を１画素として扱うビニング処理を行う。このように、照射された放射線量が閾値以下であれば、撮像感度が十分ではないと考えられるため、複数画素の電荷信号を合成して処理する（ビニングする）ことで、Ｓ／Ｎの良好な放射線撮影画像が得られる。

なお、図６に示す画像撮影処理では、照射された放射線量に応じて、得られる放射線撮影画像のＳ／Ｎを考慮した処理を行っているが、これに限定されない。例えば、照射放射線量によらず、静止画撮影モードと動画撮影モードの要求に応じて、ビニングを行わない通常の処理とビニングを行う処理との切替えを行う構成としてもよいし、撮影画像の解像度の要求に応じて、上記のような切替えを行う構成としてもよい。

すなわち、第１のモード（動画撮影モード）では、複数のデータ配線Ｄのうち、複数の第１データ配線が、複数の画素２０の列方向に隣接する一対の画素行において互いに隣接する３画素の各々に設けられたＴＦＴスイッチ４ｂ（第２スイッチ素子ともいう）によって読み出された、これら３画素の合成電荷量に相当する電荷信号（第１電荷信号ともいう）を伝送し、複数の第２データ配線が、上記の３画素と画素行方向に隣り合う所定の２画素の各々に設けられた第２スイッチ素子により読み出された、これら２画素の合成電荷量に相当する電荷信号（第２電荷信号ともいう）、及び上記の２画素と画素列方向に隣接する所定の１画素に設けられたＴＦＴスイッチ４ａ（第１スイッチ素子ともいう）により読み出された電荷信号（第３電荷信号ともいう）を伝送する。そして、この第１のモードでは、複数のデータ配線Ｄの各々の一端に接続された複数のチャージアンプＣＡのうち、複数の第１チャージアンプが、第１期間に第１電荷信号を電圧信号に変換し、複数の第２チャージアンプが、第２期間に上記第２電荷信号と第３電荷信号とを加算して電圧信号に変換する。

また、第２のモード（静止画撮影モード）では、複数のデータ配線Ｄの全てが、複数の画素２０の各々に設けられたＴＦＴスイッチ４ａ（第１スイッチ素子）によって読み出された、これら複数の画素２０の各々の電荷に対応する電荷信号（第４電荷信号ともいう）を伝送し、複数のチャージアンプＣＡが、この第４電荷信号を電圧信号に変換する。

このように本実施形態では、放射線検出器においてハニカム状に配列された、画素領域が六角形状の複数の画素のうち、各々が３画素からなる予め定めた複数の画素群それぞれに対して、放射線検出器の放射線検出素子内で３画素分の電荷をまとめて読み取り、これらの電荷信号を合成するビニング処理を行う。さらに、特定の画素群に対して、その画素群を構成する３画素のうち、２画素分の電荷信号と、残りの１画素分の電荷信号とを、同一のチャージアンプの積分タイミングをずらして加算することで、３画素のビニング処理を行う。

このような複数画素（３画素）のビニング処理を行うことで、収集した電荷量の増加によるＳ／Ｎの向上と、高いフレームレートが求められる動画撮影モードや、照射される放射線量が少ないことで生じる低感度画像に対処できる。

また、画素群の輪郭によって囲まれた各領域の重心を用いて、１つの重心を内部に含み、かつ、１つの重心の周囲に存在する６個の重心を線で結んで形成される六角形状の領域を隣接させて複数個形成したときに、形成した複数個の六角形状の領域がハニカム状に配列されるように、各画素群の各画素の組み合わせを定めるようにすることで、水平方向、垂直方向、及び斜め方向の各方向についてビニング後の画素位置（複数の画素を１かたまりの画素としたときの重心位置）の偏りを抑制して、ビニング前の画像と同様に、上記の各方向について解像度を確保することができる。その結果、画素密度変換においてビニングの前後において同一のＩＣ（集積回路）を共通に使用できる。

また、動画の撮影を行う場合は、各々が３画素からなる画素群を１つの画素とみなして電荷を取り出し、画素群を構成する各画素に蓄積された電荷を合成するビニング処理を行うことで、静止画に比べて解像度が低くなるものの、フレームレートを、画素行毎に電荷を読み出す静止画モードの２倍（フレーム期間を１／２）にすることができる。さらには、ビニングの対象画素行毎にスキャン配線を設ける場合と比較して、スキャン配線の数を削減できる。別言すれば、図２に示す放射線検出器の構成において、ビニングをしない場合に必要となるスキャン配線数５に対して、ビニングを含めた画素のスキャンに要する総スキャン配線数が、本来ならば５本の２倍の１０本必要となるところ、７本で済むことになる。

なお、上記各実施の形態では、放射線検出素子の六角形状の画素領域は、正六角形であってもよいし、角を取った略六角形も含まれる。また、例えば、図２の紙面上下方向に潰した扁平六角形等、平面視したとき略六角形になるものも含まれる。よって、画素領域が扁平六角形であっても、ビニング処理の前後において、重心距離と水平、垂直、斜めの６方向との関係が維持される。

また、上記各実施の形態では、放射線を吸収して電荷に変換する光電変換層にアモルファスセレン等の放射線−電荷変換材料を使用した直接変換方式の放射線検出器に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、本発明を、照射された放射線を可視光に変換するシンチレータを備えた間接変換方式の放射線検出器に適用してもよい。

また、上記実施の形態では、共通グランド配線３０を絶縁性の基板１上に配しているが、これに限定されず、光電変換層６で発生した電荷を収集する画素電極としての下部電極１１の下のいずれかの層に配されていればよい。こうすることで、共通グランド配線３０がセンサ部１０３へ照射される放射線の照射効率を低下させることを回避できる。

上記各実施の形態では、図２等に示すように放射線検出器４２の放射線検出素子１０の列方向（図２の垂直方向）それぞれの辺側にスキャン信号制御部３５ａ，３５ｂを配置した例を示したが、スキャン信号制御部の配置は、これに限定されない。例えば、マンモグラフィ用途として、放射線検出素子１０の列方向の一辺側にスキャン信号制御部３５ａ，３５ｂを設け、列方向の他辺側が被検者の胸壁側となるように構成してもよい。この場合、スキャン信号制御部３５ａ，３５ｂとして汎用のゲートＩＣ２個を積層構造（２段重ね）にして、それぞれよりスキャン配線Ｇ１，Ｇ２を延設するか、あるいは１個の専用ゲートＩＣからスキャン配線Ｇ１，Ｇ２を延設する。

２ ゲート電極
３，Ｄ１〜Ｄ３ データ配線
４ａ，４ｂ 薄膜トランジスタ（ＴＦＴスイッチ）
５ 電荷蓄積容量
６ 光電変換層
９ ソース電極
１０ 放射線検出素子
１１ 下部電極
１２ 層間絶縁膜
１３ ドレイン電極
１７ コンタクトホール
２０ 画素
３０ 蓄積容量配線（共通グランド配線）
３５ａ，３５ｂ スキャン信号制御部
４２ 放射線検出器
９７Ａ〜９７Ｄ サンプルホールド回路（ＳＨ）
１００ 放射線画像撮影システム
１０１，Ｇ１−１〜Ｇ１−５，Ｇ２−１，Ｇ２−２ スキャン配線
１０３ センサ部
１５０ 制御部
ＣＡ１〜ＣＡ３ 可変ゲインプリアンプ（チャージアンプ）

Claims (17)

1. 照射された放射線に応じた電荷を発生し、画素領域が六角形状の複数の画素をハニカム状に配列したセンサ部と、
   前記複数の画素の各々に設けられるとともに、前記電荷を収集する画素電極、該画素電極で収集された電荷を蓄積する蓄積容量、及び該蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すための第１スイッチ素子と第２スイッチ素子とを有する検出部と、
   複数の画素行の各々に対応して配置されるとともに、該対応する画素行の前記第１スイッチ素子の制御端の各々に接続された複数の第１スキャン配線と、
   前記複数の画素行の列方向に隣接する一対の画素行の各々に対応して配置されるとともに、該列方向に隣接する一対の画素行の前記第２スイッチ素子の制御端の各々に接続された複数の第２スキャン配線と、
   前記複数の第１スキャン配線及び前記複数の第２スキャン配線と交差して配置された複数のデータ配線であって、前記列方向に隣接する一対の画素行において互いに隣接する３画素の前記第２スイッチ素子により読み出された該３画素の合成電荷量に相当する第１電荷信号を伝送する複数の第１データ配線と、該３画素と画素行方向に隣り合う所定の２画素の前記第２スイッチ素子により読み出された該２画素の合成電荷量に相当する第２電荷信号、及び該所定の２画素と画素列方向に隣接する所定の１画素の前記第１スイッチ素子により読み出された第３電荷信号を伝送する複数の第２データ配線とを含む複数のデータ配線と、
   前記複数のデータ配線の各々の一端に接続された複数のチャージアンプであって、第１期間に前記第１電荷信号を電圧信号に変換する複数の第１チャージアンプと、第２期間に前記第２電荷信号と前記第３電荷信号とを加算して電圧信号に変換する複数の第２チャージアンプとを含む複数のチャージアンプと、
   を備える放射線画像検出器。
2. 前記複数のデータ配線がさらに、前記複数の画素の各々に設けられた前記第１スイッチ素子により読み出された該複数の画素の各々の電荷に対応する第４電荷信号を伝送し、
   前記複数のチャージアンプがさらに、前記第４電荷信号を電圧信号に変換する
   請求項１に記載の放射線画像検出器。
3. 前記３画素、及び前記所定の２画素と前記所定の１画素とからなる３画素は、同一の画素行方向に連続する３画素と、該３画素と画素列方向下部において隣接しながら画素行方向に連続する２画素と、該３画素と画素列方向上部に隣接する１画素とを繰り返し単位とする画素群を構成し、該３画素の各々の画素の隣接する２辺が他の２つの画素の各々の１辺と隣接するように配置された
   請求項１又は請求項２に記載の放射線画像検出器。
4. 前記第１電荷信号及び前記第２電荷信号は、前記複数の第２スキャン配線に出力された信号に応じて前記第２スイッチ素子により読み出された前記合成電荷量に相当する信号であり、前記第３電荷信号は、前記複数の第２スキャン配線からの信号出力に対応して前記複数の第１スキャン配線より出力された信号に応じて前記第１スイッチ素子により読み出された電荷に対応する信号であり、前記第４電荷信号は、前記複数の第１スキャン配線に出力された信号に応じて前記複数の画素の前記第１スイッチ素子により読み出された電荷に対応する信号である
   請求項２に記載の放射線画像検出器。
5. 前記複数の第２チャージアンプは、前記第２期間のうち前記第１期間に対応する期間に前記第２電荷信号を積分し、前記第２期間のうち前記第１期間に相当する期間が経過後、前記第３電荷信号を積分する
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線画像検出器。
6. 各々が前記３画素で構成される複数の画素群の輪郭によって囲まれた各領域の重心を用いて、１つの重心を内部に含みかつ該１つの重心の周囲に存在する６個の重心を結んだ線分で形成される六角形状の領域を隣接させて複数個形成したときに、該形成した複数個の六角形状の領域がハニカム状に配列されるように、前記画素群の各画素の組み合わせを定めたことを特徴とする請求項３に記載の放射線画像検出器。
7. 前記六角形状の画素領域を正六角形状となるように形成した
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の放射線画像検出器。
8. 前記六角形状の画素領域を扁平させた六角形状となるように形成した
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の放射線画像検出器。
9. 前記六角形状の画素領域を、該画素領域の中心を通る３本の対角線のうち１本の対角線を他の２本の対角線より短くし、該他の２本の対角線が等しい長さとなるように扁平させて形成した
   請求項８に記載の放射線画像検出器。
10. 前記複数のデータ配線は、前記六角形状の画素領域周縁の一部に沿って屈曲して配される
    請求項１又は請求項２に記載の放射線画像検出器。
11. 前記センサ部は前記放射線の照射を受けて電荷を発生する半導体膜を有し、該電荷が前記複数の画素の各々に設けられた蓄積容量に蓄積されるとともに、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子により該蓄積容量に蓄積された電荷が読み出される
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線画像検出器。
12. 前記センサ部は照射された前記放射線を可視光に変換するシンチレータを有し、該変換された可視光が半導体層で電荷に変換された後、前記第１スイッチ素子及び前記第２スイッチ素子により該電荷が読み出される
    請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線画像検出器。
13. 前記蓄積容量の一方の電極同士を相互に接続して所定電位に固定する複数の共通配線を、さらに備える
    請求項１１に記載の放射線画像検出器。
14. 前記複数の共通配線は、前記蓄積容量、前記第１スイッチ素子、及び前記第２スイッチ素子を介して前記複数のデータ配線に接続される
    請求項１３に記載の放射線画像検出器。
15. 前記複数の第１スキャン配線、前記複数の第２スキャン配線、前記複数のデータ配線、前記複数の共通配線、前記第１スイッチ素子、及び前記第２スイッチ素子は、前記センサ部の下層側に配されている
    請求項１３に記載の放射線画像検出器。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線画像検出器により放射線画像を撮像することを特徴とする放射線画像撮像装置。
17. 請求項１６に記載の放射線画像撮像装置と、
    前記放射線画像撮像装置に放射線画像の撮影を指示するとともに、該放射線画像撮像装置から放射線画像を取得する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、外部からの指示に基づき、放射線画像検出素子の１画素単位の画素情報を取得する第１の画像取得方法と、複数画素単位の画像情報を取得する第２の画像取得方法とを切り換える切換手段を有する放射線画像撮像システム。

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