JP5694882B2 - 放射線検出素子及び放射線画像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線画出素子及び放射線画像撮影装置に係り、特に医療用の放射線画像の撮影に用いられる放射線検出素子及び放射線画像撮影装置に関する。

従来、医療診断を目的とした放射線撮影を行う放射線画像撮影装置が知られている。当該放射線画像撮影装置は、放射線照射装置から照射され、被検体を透過した放射線を検出して放射線画像を撮影する。当該放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じて発生した電荷を収集して読み出すことにより放射線画像の撮影を行う。このような放射線画像撮影装置としては、いわゆるカセッテ等のＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）パネルが挙げられる。

放射線撮影において、静止画と動画（透視画）撮影を同一の放射線画像撮影装置（パネル）を用いて行えることが望まれている。一般に、静止画の場合には、診断が目的であるため、高い解像度（高精細画素）での撮影が求められる。このように高解像度が求められる一方、フレームレート（撮影スピード）は低くてもよい。

一方、動画の場合には、例えば、被検体のポジショニング等、静止画を撮影するための位置合わせを目的とする場合が多く、解像度は低く（粗く）てよい一方で、高いフレームレートが求められる。

特許文献１には、ゲートドライバー回路部と各画素とを接続するゲート線として、各行又は各列の画素毎に接続された系統Ａのゲート線と、複数行又は複数列の画素を共通に接続する系統Ｂのゲート線と、系統Ａのデータラインと、系統Ｂのデータラインとを、設けて、目的に応じて、高速駆動と高精細画像の取得を可能とする技術が記載されている。

特開２００４−４６１４３号公報

特許文献１に記載の技術では、系統Ａのデータラインと、系統Ｂのデータラインとを備えており、目的に応じて、使用されるデータラインが異なる。そのため、配線数の増加や、データラインから出力されるデータを処理する信号検出回路等が増加するため、装置の大型化を招くという問題がある。

本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、大型化するのを抑制しつつ、用途に応じた最適な解像度と、撮影スピードとを提供することができる、放射線検出素子及び放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の放射線検出素子は、照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部、前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷を出力する第１スイッチング素子、及び前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷を出力する第２スイッチング素子を各々備え、かつ行列状に配列された複数の画素と、行方向に隣接する複数の画素の前記第１スイッチング素子の制御端に接続された複数の第１制御配線と、行方向に隣接する複数の画素の前記第２スイッチング素子の制御端に接続された複数の第２制御配線と、前記画素の列毎に信号配線を備え、かつ前記信号配線毎に列方向に隣接する複数の画素の前記第１スイッチング素子の出力端が接続されると共に、列方向に隣接する複数の画素の前記第２スイッチング素子の出力端及び、行方向に隣接する複数の前記第２スイッチング素子の出力端が、一部の前記信号配線に接続された信号配線群と、を備え、一部の前記信号配線に前記第２スイッチング素子の出力端が接続され、かつ同一の前記第２制御配線に前記第２スイッチング素子の制御端が接続された複数の画素から成る画素群を有し、列方向に隣接する前記画素群を成す複数の画素の前記第２スイッチング素子の出力端は、前記画素群毎に異なる前記一部の前記信号配線に接続されている。

また本発明の放射線検出素子のように、前記第２制御配線は、列方向に隣接する画素の前記第２スイッチング素子の制御端子に接続されていることが好ましい。

また、本発明の放射線検出素子のように、前記第２制御配線は、偶数行の前記第１制御配線と奇数行の前記第１制御配線との間に配置されるように構成することが好ましい。

また、本発明の放射線検出素子のように、列方向に隣接する前記画素群を成す複数の画素の前記第２スイッチング素子の制御端が接続されている前記第２制御配線は、同一の外部端子に接続されているようにすることができる。

また、本発明の放射線検出素子のように、前記第２制御配線は、各々異なる外部端子に接続されているようにすることができる。

また、本発明の放射線検出素子のように、前記第１スイッチング素子は、１画素単位の画像情報取得に用いられ、前記第２スイッチング素子は、複数画素単位の画像情報取得に用いられることが好ましい。

本発明の放射線画像撮影装置は、本発明の放射線検出素子と、放射線画像の撮影を指示すると共に、放射線画像撮影装置から放射線画像を取得する制御手段と、を備え、前記制御手段が、外部からの指示に基づき、放射線検出素子の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。

また、本発明の放射線画像撮影装置のように、放射線照射手段をさらに備え、前記切替手段が、前記放射線照射手段の制御に基づき、前記第１の画像取得方法と前記第２の画像取得方法とを切り換えることが好ましい。

また、本発明の放射線検出素子は、第１センサ部、前記第１センサ部に入力端が接続された第1スイッチング素子、及び前記第１センサ部に入力端が接続された第２スイッチング素子を備えた第１画素と、第２センサ部、前記第２センサ部に入力端が接続された第３スイッチング素子、及び前記第２センサ部に入力端が接続された第４スイッチング素子を備えた第２画素と、第３センサ部、前記第３センサ部に入力端が接続された第５スイッチング素子、及び前記第３センサ部に入力端が接続された第６スイッチング素子を備えた第３画素と、第４センサ部、前記第４センサ部に入力端が接続された第７スイッチング素子、及び前記第４センサ部に入力端が接続された第８スイッチング素子を備えた第４画素と、前記第１スイッチング素子の制御端及び前記第３スイッチング素子の制御端に接続された制御配線と、前記第５スイッチング素子の制御端及び前記第７スイッチング素子の制御端に接続された制御配線と、を含む第１制御配線と、前記第２スイッチング素子の制御端、前記第４スイッチング素子の制御端、前記第６スイッチング素子の制御端、及び前記第８スイッチング素子の制御端に接続された第２制御配線と、前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第４スイッチング素子、前記第５スイッチング素子、前記第６スイッチング素子、及び前記第８スイッチング素子の出力端に接続された第１信号配線と、前記第３スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子の出力端に接続された第２信号配線と、を備え、前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素、及び前記第４画素から成る画素群を複数備え、列方向に隣接する前記画素群を成す前記第１画素の前記第２スイッチング素子、前記第２画素の前記第４スイッチング素子、前記第３画素の前記第６スイッチング素子、及び前記第４画素の前記第８スイッチング素子の出力端は、前記画素群毎に異なる前記第１信号配線に接続されている。

また、本発明の放射線検出素子のように、第２制御配線は、前記第１スイッチング素子の制御端及び前記第３スイッチング素子の制御端に接続された制御配線と、前記第５スイッチング素子の制御端及び前記第７スイッチング素子の制御端に接続された制御配線との間に配置されることが好ましい。

また、本発明の放射線検出素子のように、列方向に隣接する前記画素群を成す前記第１画素の前記第２スイッチング素子、前記第２画素の前記第４スイッチング素子、前記第３画素の前記第６スイッチング素子、及び前記第４画素の前記第８スイッチング素子の制御端が接続されている前記第２制御配線は、同一の外部端子に接続されていることが好ましい。

また、本発明の放射線検出素子のように、前記第２制御配線は、各々異なる外部端子に接続されていることが好ましい。

以上説明したように、大型化するのを抑制しつつ、用途に応じた最適な解像度と、撮影スピードとを提供することができるという効果が得られる。

第１の実施の形態に係る放射線画像撮影システムの一例の概略構成を示す概略構成図である。 第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。 第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置における、静止画撮影動作、及び動画撮影動作を説明するための説明図である。 第２の実施の形態に係る放射線検出素子の概略構成の一例を示す構成図である。 第２の実施の形態に係る放射線検出素子における、静止画撮影動作、及び動画撮影動作を説明するための説明図である。 第３の実施の形態に係る放射線検出素子の概略構成の一例を示す構成図である。 第４の実施の形態に係る放射線検出素子の概略構成の一例を示す構成図である。 第４の実施の形態に係る放射線検出素子における、静止画撮影動作、及び動画撮影動作を説明するための説明図である。 その他の放射線検出素子の概略構成の一例を示す構成図である。

以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。

［第１の実施の形態］

まず、本実施の形態の放射線画像撮影装置を用いた放射線画像撮影システムの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態の放射線画像撮影システムの一例の概略構成図である。

放射線画像撮影システム２００は、放射線（例えばエックス線（Ｘ線）等）を被検体２０６に照射する放射線照射装置２０４と、放射線照射装置２０４から照射され、被検体２０６を透過した放射線を検出する放射線検出素子１０を備えた放射線画像撮影装置１００と、放射線画像の撮影を指示すると共に、放射線画像撮影装置１００から放射画像を取得する制御装置２０２と、を備えて構成されている。制御装置２０２の制御に基づいたタイミングで、放射線照射装置２０４から照射され撮影位置に位置している被検体２０６を透過することで画像情報を担持した放射線は放射線画像撮影装置１００に照射される。

なお、放射線画像撮影システム２００は、静止画撮影及び動画撮影を行う機能を有しており、制御装置２０２は、ユーザの指示、または、放射線照射装置２０４の制御に基づいて、静止画撮影及び動画撮影のいずれを行うかを切り換え、その旨を放射線画像撮影装置１００に指示する。

次に、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の概略構成について説明する。本実施の形態では、Ｘ線等の放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出素子１０に本発明を適用した場合について説明する。本実施の形態では、放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出素子１０を備えて構成されている。なお、図２では、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。

放射線検出素子１０には、光を受けて電荷を発生し、発生した電荷を蓄積するセンサ部１３と、センサ部１３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子である２つのＴＦＴ（ＴＦＴ１、ＴＦＴ２）と、を含んで構成される画素２０が複数、マトリックス状に配置されている。本実施の形態では、シンチレータによって変換された光が照射されることにより、センサ部１３が、電荷を発生する。

画素２０は、一方向（図２の横方向、以下「行方向」ともいう）及び当該行方向に対する交差方向（図２の縦方向、以下「列方向」ともいう）にマトリックス状に複数配置されている。図２では、画素２０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素２０は行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている。

また、放射線検出素子１０には、ＴＦＴ１のＯＮ／ＯＦＦを制御するための複数の制御配線Ｇ（図２では、Ｇ１〜Ｇ４）及びＴＦＴ２のＯＮ／ＯＦＦを制御するための複数の制御配線Ｍ（図２では、Ｍ１、Ｍ２）と、上記センサ部１３に蓄積された電荷を読み出すための画素２０の列毎に備えられた複数の信号配線Ｄ（図２では、Ｄ１〜Ｄ４）と、が互いに交差して設けられている。本実施の形態では、例えば、画素２０が行向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている場合、制御配線Ｇ及び信号配線Ｄは１０２４本ずつ設けられている。また、この場合、制御配線Ｍは、制御配線Ｇの半分の本数、すなわち５１２本設けられている。

なお、各画素２０のセンサ部１３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（図示省略）からバイアス電圧が印加されるように構成されている。

制御配線Ｇには、各ＴＦＴ１をスイッチングするための制御信号が流れる。このように制御信号が各制御配線Ｇに流れることによって、各ＴＦＴ１がスイッチングされる。また、制御配線Ｍには、各ＴＦＴ２をスイッチングするための制御信号が流れる。このように制御信号が各制御配線Ｍに流れることによって、各ＴＦＴ２がスイッチングされる。

信号配線Ｄには、各画素２０のＴＦＴ１のスイッチング状態及びＴＦＴ２のスイッチング状態に応じて、各画素２０に蓄積された電荷量に応じた電気信号がＴＦＴ１またはＴＦＴ２を介して流れる（詳細後述）。

各信号配線Ｄには、各信号配線Ｄに流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されている。各制御配線Ｇには、各制御配線ＧにＴＦＴ１をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御回路１０４が外部端子１１を介して接続されている。また、当該スキャン信号制御回路１０４は、各制御配線ＭにＴＦＴ２をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するように各制御配線Ｍが外部端子１２を介して接続されている。図２では、配線等の図示の簡略化のため、当該スキャン信号制御回路１０４を２つ（放射線検出素子１０の左右両側）に記載しているが、本実施の形態ではこれらは別個のものではなく、同一のものである。なお、別個のものであってもよい。

また、図２では、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を１つに簡略化して示しているが、例えば、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を複数設けて所定本（例えば、２５６本）毎に信号配線Ｄ又は制御配線Ｇ、制御配線Ｍを接続する。例えば、信号配線Ｄ及び制御配線Ｇが１０２４本ずつ設けられている場合、スキャン信号制御回路１０４を４個設けて２５６本ずつ制御配線Ｇを接続し、信号検出回路１０５も４個設けて２５６本ずつ信号配線Ｄを接続する。

信号検出回路１０５は、各信号配線Ｄ毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路（図示省略）を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線Ｄより入力される電気信号を増幅回路により増幅し、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器、図示省略）によりデジタル信号へ変換する。

この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４には、信号検出回路１０５において変換されたデジタル信号に対してノイズ除去などの所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御回路１０４に対して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制御部１０６が接続されている。

本実施の形態の制御部１０６は、マイクロコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭおよびＲＡＭ、フラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部を備えている。制御部１０６は、放射線検出用の画素２０の画像データに所定の処理を施し、照射された放射線が示す放射線画像を生成して出力する。

次に、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）による放射線画像の撮影動作について図３を参照して、説明する。放射線画像撮影装置１００は、放射線の照射開始を検出して放射線検出素子１０の各画素２０で電荷を蓄積し、蓄積した電荷に応じた画像データに基づいた放射線画像を出力することにより放射線画像を撮影する。

本実施の形態の放射線画像撮影装置１００では、高い解像度で撮影を行う場合（例えば、静止画の撮影）と、高いフレームレート（例えば、動画の撮影）で撮影を行う場合と２種類の撮影を行うことができるものであるが、それぞれの種類に応じて、動作が異なる。以下、高い解像度で撮影を行う場合を静止画の撮影、高いフレームレートで撮影を行う場合を動画の撮影とし、それぞれの撮影に応じて、説明する。

なお、本実施の形態では、制御装置２０２からの指示に基づいて、静止画の撮影及び動画の撮影のいずれを行う。なお、静止画の撮影及び動画の撮影に係わらず、照射された放射線に応じた電荷が、センサ部１０３により蓄積される。

まず、静止画の撮影を行う場合について説明する。

静止画の撮影を行う場合、ＴＦＴ２をオフにするよう、制御配線Ｍに外部端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。一方、ＴＦＴ１をオンにするよう、順次、制御配線Ｇに外部端子１１を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。ＴＦＴ１がオン状態の画素２０では、センサ部１３から電荷が読み出され、信号配線Ｄに電荷が出力される。

このように、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００では、静止画の撮影を行う場合では、信号配線Ｄ１〜Ｄ４の全てに、各列毎に、電荷が流れる。すなわち、各画素２０毎に、信号配線Ｄに電荷が流れる。

信号検出回路１０５により、電荷に応じた電気信号が、デジタル信号に変換され、制御部１０６により、当該電気信号に応じた画像データに基づいた放射線画像を生成する。

次に、動画の撮影を行う場合について説明する。

動画の撮影を行う場合、ＴＦＴ１をオフにするよう、制御配線Ｇに外部端子１１を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。一方、ＴＦＴ２をオンにするよう、順次、制御配線Ｍに外部端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。ＴＦＴ２がオン状態の画素２０では、センサ部１３から電荷が読み出され、信号配線Ｄに電荷が出力される。

図３に示すように、制御配線Ｍ１に、ＴＦＴ２をオンにするよう制御信号が出力されると、８個の画素２０（２０（１）〜２０（８））のＴＦＴ２がオン状態になり、４個の画素２０（２０（１）、２０（２）、２０（５）、２０（６））の電荷が、信号配線Ｄ１に出力される。また、４個の画素２０（２０（３）、２０（４）、２０（７）、２０（８））の電荷が、信号配線Ｄ３に出力される。

さらに、制御配線Ｍ２に、ＴＦＴ２をオンにするよう制御信号が出力されると、８個の画素２０（２０（９）〜２０（１６））のＴＦＴ２がオン状態になり、４個の画素２０（２０（９）、２０（１０）、２０（１３）、２０（１４））の電荷が、信号配線Ｄ２に出力される。また、４個の画素２０（２０（１１）、２０（１２）、２０（１５）、２０（１６））の電荷が、信号配線Ｄ４に出力される。

このように、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００では、動画の撮影を行う場合では、２画素×２画素の電荷の和が、隣接する信号配線Ｄに交互に（偶数番号が付与された信号配線Ｄと奇数番号が付与された信号配線Ｄとで交互に）流れる。

このように本実施の形態では、動画の撮影を行う場合は、２画素２０×２画素２０を１つの画素３０のようにみなして電荷を取り出すため、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２倍（フレーム期間を１／２）にすることができる。

以上説明したように本実施の形態の放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）では、列方向に複数の画素２０のＴＦＴ２が同一の信号配線Ｄに接続されるよう構成されている。動画撮影の場合には、制御配線Ｍにより制御信号を出力して画素２０のＴＦＴ２をオン状態にして、センサ部１３から電荷を読み出す。２画素２０×２画素２０を１つの画素３０のようにみなして電荷を取り出すため、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２倍（フレーム期間を１／２）が２倍になる。

従って、動画撮影時に電荷を流すための信号配線Ｄを別途設ける必要がないため、放射線検出素子１０が大型化するのを抑制しつつ、静止画及び動画という撮影用途に応じた最適な解像度と、撮影スピードとを提供することができる。

また、２画素（画素２０）×２画素（画素２０）を１つの画素（画素３０）とみなして複数画素単位で電荷を読み出すため、１つの積分期間に同時に読み出される画素数が４倍になり、従って、データ信号Ｓを４倍にすることができる。これにより、画素密度（Ｓ／Ｎ）を向上することができる。

［第２の実施の形態］

第２の実施の形態の放射線画像撮影装置は、第１の実施の形態の放射線画像撮影装置１００と略同様の構成であるため、同一部分にはその旨を記し、詳細な説明を省略する。なお、本実施の形態の放射線画像撮影装置は放射線検出素子の構成が、第１の実施の形態の放射線検出素子１０と異なるため、本実施の形態における放射線検出素子について詳細に説明する。

図４に、本実施の形態の放射線検出素子の概略構成の一例の構成図を示す。

本実施の形態の放射線検出素子５０は、第１の実施の形態の放射線検出素子１０と同様に、センサ部１３と、センサ部１３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子である２つのＴＦＴ（静止画用ＴＦＴ１、動画用ＴＦＴ２）と、を含んで構成される画素２０が複数、マトリックス状に配置されている。

放射線検出素子１０には、ＴＦＴ１のＯＮ／ＯＦＦを制御するための複数の制御配線Ｇ（図４では、Ｇ１〜Ｇ４）及びＴＦＴ２のＯＮ／ＯＦＦを制御するための複数の制御配線Ｍ（図４では、Ｍ１）と、上記センサ部１３に蓄積された電荷を読み出すための画素２０の列毎に備えられた複数の信号配線Ｄ（図４では、Ｄ１〜Ｄ５）と、が互いに交差して設けられている。なお、図４中では、制御配線Ｍは、１本（制御配線Ｍ１）のみ記載しているが、画素２０の行数に応じた本数、より具体的には制御配線Ｇの数（画素２０の行数）の１／４の本数が備えられている。

本実施の形態の放射線検出素子５０は、同一のセンサ部１３に接続されているＴＦＴ１、ＴＦＴ２各々の制御端子が接続する制御配線Ｇ及び制御配線Ｍの画素２０に対する位置関係が画素配列の偶数行と奇数行とで反転するように構成されている。図４に示すように、制御配線Ｇの偶数ラインと、奇数ラインとで、ＴＦＴ１、ＴＦＴ２、及びセンサ部１３の配置関係が反転するように構成されている。すなわち、例えば、画素２０（１）及び画素２０（５）を参照すればわかるように、制御配線Ｍを挟んで、配置位置が線対称になるように、ＴＦＴ１、ＴＦＴ２、及びセンサ部１３が配置されている。このように各素子を配置することにより、画素２０（１）及び画素２０（５）のＴＦＴ２が制御配線Ｍを兼用することができるため、制御配線Ｍの本数を第１の実施の形態に比べて少なくすることができる。従って、制御配線の本数（制御配線Ｇ＋制御配線Ｍ）を第１の実施の形態に比べて少なくすることができる。

図２に示した第１の実施の形態の放射線検出素子１０では、制御配線Ｇは制御配線Ｇ１〜Ｇ４の４本、制御配線Ｍは、制御配線Ｍ１、Ｍ２×２の４本、合計８本の制御配線が必要となる。従って、行数×２本の制御配線が必要となる。一方、本実施の形態の図４に示した放射線検出素子５０では、制御配線Ｇは制御配線Ｇ１〜Ｇ４の４本、制御配線Ｍは、制御配線Ｍ１×２の２本、合計６本の制御配線が必要となる。従って、行数×１．５本の制御配線が必要となる。このように本実施の形態の放射線検出素子５０では、制御配線の本数を少なくすることができる。

また、本実施の形態の放射線検出素子５０では、ＴＦＴ１は、ＴＦＴ２よりも制御配線Ｇに近い位置に配置されているため、ＴＦＴ１を制御配線Ｇへ接続する接続配線を短くすることができる。一方、ＴＦＴ２は、ＴＦＴ１よりも制御配線Ｍに近い位置に配置されているため、ＴＦＴ２を制御配線Ｍへ接続する接続配線を短くすることができる。これにより、製造歩留まりを向上させることがでる、という効果が得られる。

次に、本実施の形態の放射線検出素子５０による放射線画像の撮影動作について図５を参照して、説明する。

まず、静止画の撮影を行う場合について説明する。

静止画の撮影を行う場合、ＴＦＴ２をオフにするよう、制御配線Ｍに外部端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。一方、ＴＦＴ１をオンにするよう、順次、制御配線Ｇに外部端子１１を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。ＴＦＴ１がオン状態の画素２０では、センサ部１３から電荷が読み出され、信号配線Ｄに電荷が出力される。

このように、本実施の形態の放射線検出素子５０では、静止画の撮影を行う場合では、第１の実施の形態と同様に、信号配線Ｄ１〜Ｄ４の全てに、各列毎に、電荷が流れる。すなわち、各画素２０毎に、信号配線Ｄに電荷が流れる。

次に、動画の撮影を行う場合について説明する。

動画の撮影を行う場合、ＴＦＴ１をオフにするよう、制御配線Ｇに外部端子１１を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。一方、ＴＦＴ２をオンにするよう、制御配線Ｍに外部端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。ＴＦＴ２がオン状態の画素２０では、センサ部１３から電荷が読み出され、信号配線Ｄに電荷が出力される。

図５に示すように、制御配線Ｍ１に、ＴＦＴ２をオンにするよう制御信号が出力されると、１６個の画素２０（２０（１）〜２０（１６））のＴＦＴ２がオン状態になる。２個の画素２０（２０（１）、２０（５））の電荷が、信号配線Ｄ１に出力される。また、４個の画素２０（２０（９）、２０（１０）、２０（１３）、２０（１４））の電荷が、信号配線Ｄ２に出力される。また、４個の画素２０（２０（２）、２０（３）、２０（６）、２０（７））の電荷が、信号配線Ｄ３に出力される。さらに、４個の画素２０（２０（１１）、２０（１２）、２０（１５）、２０（１６））の電荷が、信号配線Ｄ４に出力される。またさらに、２個の画素２０（２０（４）、２０（８））の電荷が、信号配線Ｄ５に出力される。

このように、本実施の形態の放射線検出素子５０では、動画の撮影を行う場合では、２画素×２画素の電荷の和が、隣接する信号配線Ｄに流れる。このように本実施の形態では、動画の撮影を行う場合は、２画素２０×２画素２０を１つの画素３０のようにみなして電荷を取り出すため、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４倍（フレーム期間を１／４）にすることができる。

以上説明したように、本実施の形態の放射線検出素子１０では、２画素２０×２画素２０を予め、１画素３０とみなせるように各素子（ＴＦＴ１、ＴＦＴ２、センサ部１３）を配列している。従って、静止画の撮影に比べて、フレームレートを向上することができる。特に、本実施の形態では、１画素とみなせる画素３０が列方向に、互い違いの位置になるように配列されている。従って、１回の読み出しで隣接する信号配線Ｄに電荷を流すことができるため、フレームレートを４倍にすることができる。

また、制御配線Ｍに対して線対称になるように、配置しているため、制御配線の本数の増加を抑制することができるので、ＴＦＴ１、ＴＦＴ２出力と、信号配線Ｄとの接続電極（図示省略）の長さを短くすることできる。これにより、製造歩留まりを高く維持することができる。

［第３の実施の形態］

第３の実施の形態の放射線画像撮影装置は、放射線検出素子の構成の一部が、第２の実施の形態の放射線検出素子５０の構成と異なるため、本実施の形態における放射線検出素子について詳細に説明する。なお、第２の実施の形態と略同様の構成、動作については、同様である旨を記し、詳細な説明を省略する。

図６に、本実施の形態の放射線検出素子の概略構成の一例の構成図を示す。第２の実施の形態では、４行の画素２０が接続される制御配線Ｍ１を備え、制御配線Ｍ１は１つの外部接続端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４に接続されるよう構成した。一方、本実施の形態では、図６に示すように放射線検出素子５５は、２行の画素２０が接続される制御配線Ｍ（Ｍ１、Ｍ２）を備えるよう構成されている。すなわち、本実施の形態では、４個の画素２０により成る画素３０の行毎に、制御配線Ｍを備えている。

具体的には、本実施の形態の放射線検出素子５５は、制御配線Ｇ１、Ｇ２に接続されるＴＦＴ１を備えた画素２０のＴＦＴ２が接続される制御配線Ｍ１、及び制御配線Ｇ３、Ｇ４に接続されるＴＦＴ１を備えた画素２０のＴＦＴ２が接続される制御配線Ｍ２を、ＴＦＴ２に制御信号を同タイミング（略同タイミングも含むものとする）で出力する一組の制御配線Ｍ（第２の実施の形態の制御配線Ｍ１に対応する）として備えている。また、同様に放射線検出素子５５は、制御配線Ｇ５、Ｇ６に接続されるＴＦＴ１を備えた画素２０のＴＦＴ２が接続される制御配線Ｍ３、及び制御配線Ｇ７、Ｇ８に接続されるＴＦＴ１を備えた画素２０のＴＦＴ２が接続される制御配線Ｍ４を、ＴＦＴ２に制御信号を同タイミング（略同タイミングも含むものとする）で出力する一組の制御配線Ｍとして備えている。また、放射線検出素子５５は、制御配線Ｍの組毎に、外部端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４に接続されるよう構成されている。

この場合においても制御配線Ｍの組毎に、同時に駆動する（スキャン信号制御回路１０４から制御信号を出力する）ことにより、フレームレートを４倍にすることができる。

また、本実施の形態では、１本の制御配線Ｍに接続されるＴＦＴ２の数が、第２の実施の形態において制御配線Ｍに接続されるＴＦＴ２の数よりも少なくなる。具体的には、図６に示した本実施の形態の場合では、制御配線Ｍ１に８個の画素２０のＴＦＴ２が接続されている。一方、図５に示した第２の実施の形態の場合では、制御配線Ｍ１に１６個の画素２０のＴＦＴ２が接続されている。

このように本実施の形態では、制御配線Ｍ毎に接続されているＴＦＴ２の数が第２の実施の形態に比べて少ないため、制御配線Ｍ、１本当りの配線容量を低減させることができる。これにより、接続されるＴＦＴ２の数の増加に起因する制御信号の遅延を抑制することができる。また、スキャン信号制御回路１０４にかかる負荷を低減させることができる。

なお、本実施の形態のように、制御配線Ｍを画素３０の行毎に備えるか否かは、スキャン信号制御回路１０４の駆動能力等により定めるようにしてもよい。

［第４の実施の形態］

第４の実施の形態の放射線画像撮影装置（放射線検出素子）は、第１の実施の形態の放射線検出素子１０、第２の実施の形態の放射線検出素子５０、及び第３の実施の形態の放射線検出素子５５と略同様の構成であるため、同一部分にはその旨を記し、詳細な説明を省略する。

図７に、本実施の形態の放射線検出素子の概略構成の一例の構成図を示す。

本実施の形態の放射線検出素子６０は、第１の実施の形態の放射線検出素子１０及び第２の実施の形態の放射線検出素子５０と同様に、センサ部１３と、センサ部１３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子である２つのＴＦＴ（静止画用ＴＦＴ１、動画用ＴＦＴ２）と、を含んで構成される画素２０が複数、マトリックス状に配置されている。

放射線検出素子６０には、ＴＦＴ１のＯＮ／ＯＦＦを制御するための複数の制御配線Ｇ（図６では、Ｇ１〜Ｇ４）及びＴＦＴ２のＯＮ／ＯＦＦを制御するための複数の制御配線Ｍ（図６では、Ｍ１、Ｍ２）と、上記センサ部１３に蓄積された電荷を読み出すための画素２０の列毎に備えられた複数の信号配線Ｄ（図６では、Ｄ１〜Ｄ５）と、が互いに交差して設けられている。

本実施の形態の放射線検出素子６０は、図７に示すように、第２の実施の形態の放射線検出素子５０と同様に、制御配線Ｇの偶数ラインと、奇数ラインとで、ＴＦＴ１、ＴＦＴ２、及びセンサ部１３の配置関係が反転するように構成されている。従って、制御配線の本数を第１の実施の形態に比べて少なくすることができる。

次に、本実施の形態の放射線検出素子６０による放射線画像の撮影動作について図８を参照して、説明する。

まず、静止画の撮影を行う場合について説明する。

静止画の撮影を行う場合、ＴＦＴ２をオフにするよう、制御配線Ｍに外部端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。一方、ＴＦＴ１をオンにするよう、順次、制御配線Ｇに外部端子１１を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。ＴＦＴ１がオン状態の画素２０では、センサ部１３から電荷が読み出され、信号配線Ｄに電荷が出力される。

このように、本実施の形態の放射線検出素子６０では、静止画の撮影を行う場合では、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様に、信号配線Ｄ１〜Ｄ４の全てに、各列毎に、電荷が流れる。すなわち、各画素２０毎に、信号配線Ｄに電荷が流れる。

次に、動画の撮影を行う場合について説明する。

動画の撮影を行う場合、ＴＦＴ１をオフにするよう、制御配線Ｇに外部端子１１を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。一方、ＴＦＴ２をオンにするよう、制御配線Ｍに外部端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４から制御信号が出力される。ＴＦＴ２がオン状態の画素２０では、センサ部１３から電荷が読み出され、信号配線Ｄに電荷が出力される。

図８に示すように、まず、制御配線Ｍ１に、ＴＦＴ２をオンにするよう制御信号が出力されると、８個の画素２０（２０（１）〜２０（８））のＴＦＴ２がオン状態になる。４個の画素２０（２０（１）、２０（２）、２０（５）、２０（６））の電荷が、信号配線Ｄ２に出力される。また、４個の画素２０（２０（３）、２０（４）、２０（７）、２０（８））の電荷が、信号配線Ｄ４に出力される。

次に、制御配線Ｍ２に、ＴＦＴ２をオンにするよう制御信号が出力されると、４個の画素２０（２０（９）、２０（１０）、２０（１３）、２０（１４））の電荷が、信号配線Ｄ２に出力される。また、４個の画素２０（２０（１１）、２０（１２）、２０（１５）、２０（１６））の電荷が、信号配線Ｄ４に出力される。

このように、本実施の形態の放射線検出素子６０では、動画の撮影を行う場合では、２画素×２画素の電荷の和が、１本おきに、信号配線Ｄに流れる。このように本実施の形態では、動画の撮影を行う場合は、２画素２０×２画素２０を１つの画素３０のようにみなして電荷を取り出すため、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２倍（フレーム期間を１／２）にすることができる。

以上説明したように、本実施の形態の放射線検出素子６０では、動画の撮影の際には、２画素２０×２画素２０を、１画素３０として電荷が信号配線Ｄに流れるため、静止画の撮影に比べて、フレームレートを向上することができる。

なお、本実施の形態の放射線検出素子６０では、ＴＦＴ２からは、１本おきの信号配線Ｄに電荷が流れるように構成しているため、静止画の撮影に比べて、フレームレートを２倍にすることができるものであり、第２の実施の形態の放射線検出素子５０と比べてフレームレート低下するものの、４画素分の電荷が１つの積分期間に読み出されるため、静止画の撮影に比べて、画素密度を向上させることができる。

以上、上述の第１の実施の形態〜第４の実施の形態で、説明したように、列方向に複数の画素２０のＴＦＴ２が同一の信号配線Ｄに接続されるよう構成されている。動画撮影の場合には、制御配線Ｍを介して制御信号が出力されて画素２０のＴＦＴ２をオン状態にして、センサ部１３から電荷を読み出す。２画素×２画素を１つの画素のようにみなして電荷を取り出すため、静止画に比べて解像度が低くなるものの、フレームレートを向上させることができる。

従って、動画撮影時に電荷を流すための信号配線Ｄを別途設ける必要がないため、放射線検出素子１０が大型化するのを抑制しつつ、静止画及び動画という撮影用途に応じた最適な解像度と、フレームレート（撮影スピード）とを提供することができる。

なお、上述の第１の実施の形態〜第４の実施の形態では、２画素×２画素を１つの画素とみなして動画撮影時に読み出す場合について説明したが、複数画素×複数画素を１つの画素とみなして動画撮影時に読み出すものであれば、これに限らない。具体的一例として、４画素×４画素＝１６画素を１つの画素とみなして動画撮影時に読み出す構成の放射線検出素子７０の概略構成を図９に示す。

図９は、４画素×４画素＝１６画素を１つの画素３２とみなして動画撮影時に読み出す構成の放射線検出素子７０の概略構成を示している。放射線検出素子７０において、動画の撮影の際には、制御配線Ｇ（Ｇ１〜Ｇ１６）にＴＦＴ１をオフするよう制御信号が外部端子１１を介して１０４から出力され、制御配線Ｍ１にＴＦＴ２をオンするよう制御信号が外部端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４から出力される。これにより、４画素×４画素分（画素３２）分の電荷が信号配線Ｄに流れる。

具体的には、信号配線Ｄ１には、画素３２（１）とみなせる４画素×４画素＝１６画素分の電荷が流れる。同様に、信号配線Ｄ２には、画素３２（２）の電荷が流れ、信号配線Ｄ３には、画素３２（３）の電荷が流れ、信号配線Ｄ４には、画素３２（４）の電荷が流れる。このように、図９に示した放射線検出素子７０では、制御配線Ｍ１に静止画をオンにするための制御信号が出力されると、信号配線Ｄ１〜Ｄ１６（図８では、信号配線Ｄ９〜Ｄ１６の図示省略）の各々に、４画素×４画素分の電荷が流れる。従って、フレームレートを静止画撮影の場合に比べて、１６倍にすることができる。なお、図９に示した放射線検出素子７０の場合においても、上述の第３の実施の形態と同様に、画素３２の行毎に制御配線Ｍを外部端子１２を介してスキャン信号制御回路１０４に接続させるように構成してもよい。

また、上述の第１の実施の形態〜第４の実施の形態では、ＴＦＴ１を用いて静止画の撮影を行い、ＴＦＴ２を用いて動画の撮影を行う場合について説明したが静止画及び動画の撮影に限るものではない。例えば、ＴＦＴ１を用いて１画素単位毎に画像データを取得する動画の撮影を行ってもよいし、ＴＦＴ２を用いて複数の画素単位毎に画像データを取得するよう静止画の撮影を行ってもよい。

なお、本実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００、放射線検出素子１０、５０、６０、７０等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。

また、本実施の形態では、本発明の放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。

１、２ ＴＦＴ
１０、５０、５５、６０、７０ 放射線検出素子
１３ センサ部１３
２０ 画素
１００ 放射線画像撮影装置
Ｇ 制御配線
Ｍ 制御配線
Ｄ 信号配線

Claims (12)

1. 照射された放射線に応じた電荷を発生するセンサ部、前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷を出力する第１スイッチング素子、及び前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷を出力する第２スイッチング素子を各々備え、かつ行列状に配列された複数の画素と、
   行方向に隣接する複数の画素の前記第１スイッチング素子の制御端に接続された複数の第１制御配線と、
   行方向に隣接する複数の画素の前記第２スイッチング素子の制御端に接続された複数の第２制御配線と、
   前記画素の列毎に信号配線を備え、かつ前記信号配線毎に列方向に隣接する複数の画素の前記第１スイッチング素子の出力端が接続されると共に、列方向に隣接する複数の画素の前記第２スイッチング素子の出力端及び、行方向に隣接する複数の画素の前記第２スイッチング素子の出力端が、一部の前記信号配線に接続された信号配線群と、
   を備え、
   一部の前記信号配線に前記第２スイッチング素子の出力端が接続され、かつ同一の前記第２制御配線に前記第２スイッチング素子の制御端が接続された複数の画素から成る画素群を有し、列方向に隣接する前記画素群を成す複数の画素の前記第２スイッチング素子の出力端は、前記画素群毎に異なる前記一部の前記信号配線に接続されている放射線検出素子。
2. 前記第２制御配線は、列方向に隣接する画素の前記第２スイッチング素子の制御端に接続されている、請求項１に記載の放射線検出素子。
3. 前記第２制御配線は、偶数行の前記第１制御配線と奇数行の前記第１制御配線との間に配置される、請求項１または請求項２に記載の放射線検出素子。
4. 列方向に隣接する前記画素群を成す複数の画素の前記第２スイッチング素子の制御端が接続されている前記第２制御配線は、同一の外部端子に接続されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線検出素子。
5. 前記第２制御配線は、各々異なる外部端子に接続されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線検出素子。
6. 前記第１スイッチング素子は、１画素単位の画像情報取得に用いられ、前記第２スイッチング素子は、複数画素単位の画素情報取得に用いられる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線検出素子。
7. 請求項６記載の放射線検出素子と、
   放射線画像の撮影を指示すると共に、放射線画像撮影装置から放射線画像を取得する制御手段と、を備え、
   前記制御手段が、外部からの指示に基づき、放射線検出素子の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影装置。
8. 放射線照射手段をさらに備え、
   前記切換手段が、前記放射線照射手段の制御に基づき、前記第１の画像取得方法と前記第２の画像取得方法とを切り換える請求項７に記載の放射線画像撮影装置。
9. 第１センサ部、前記第１センサ部に入力端が接続された第1スイッチング素子、及び前記第１センサ部に入力端が接続された第２スイッチング素子を備えた第１画素と、
   第２センサ部、前記第２センサ部に入力端が接続された第３スイッチング素子、及び前記第２センサ部に入力端が接続された第４スイッチング素子を備えた第２画素と、
   第３センサ部、前記第３センサ部に入力端が接続された第５スイッチング素子、及び前記第３センサ部に入力端が接続された第６スイッチング素子を備えた第３画素と、
   第４センサ部、前記第４センサ部に入力端が接続された第７スイッチング素子、及び前記第４センサ部に入力端が接続された第８スイッチング素子を備えた第４画素と、
   前記第１スイッチング素子の制御端及び前記第３スイッチング素子の制御端に接続された制御配線と、前記第５スイッチング素子の制御端及び前記第７スイッチング素子の制御端に接続された制御配線と、を含む第１制御配線と、
   前記第２スイッチング素子の制御端、前記第４スイッチング素子の制御端、前記第６スイッチング素子の制御端、及び前記第８スイッチング素子の制御端に接続された第２制御配線と、
   前記第１スイッチング素子、前記第２スイッチング素子、前記第４スイッチング素子、前記第５スイッチング素子、前記第６スイッチング素子、及び前記第８スイッチング素子の出力端に接続された第１信号配線と、
   前記第３スイッチング素子及び前記第７スイッチング素子の出力端に接続された第２信号配線と、
   を備え、
   前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素、及び前記第４画素から成る画素群を複数備え、列方向に隣接する前記画素群を成す前記第１画素の前記第２スイッチング素子、前記第２画素の前記第４スイッチング素子、前記第３画素の前記第６スイッチング素子、及び前記第４画素の前記第８スイッチング素子の出力端は、前記画素群毎に異なる前記第１信号配線に接続されている放射線検出素子。
10. 前記第２制御配線は、前記第１スイッチング素子の制御端及び前記第３スイッチング素子の制御端に接続された制御配線と、前記第５スイッチング素子の制御端及び前記第７スイッチング素子の制御端に接続された制御配線との間に配置される、請求項９に記載の放射線検出素子。
11. 列方向に隣接する前記画素群を成す前記第１画素の前記第２スイッチング素子、前記第２画素の前記第４スイッチング素子、前記第３画素の前記第６スイッチング素子、及び前記第４画素の前記第８スイッチング素子の制御端が接続されている前記第２制御配線は、同一の外部端子に接続されている、請求項９または請求項１０に記載の放射線検出素子。
12. 前記第２制御配線は、各々異なる外部端子に接続されている、請求項９または請求項１０に記載の放射線検出素子。
    

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