WO2019163240A1

WO2019163240A1 - 放射線撮像装置及び放射線撮像システム

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Publication number: WO2019163240A1
Application number: PCT/JP2018/043952
Authority: WO
Inventors: 渡辺　実; 健太郎藤吉; 亮介三浦
Original assignee: キヤノン株式会社
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2019-08-29
Also published as: JP7079113B2; JP2019141357A; US20200348424A1; US11487027B2

Abstract

放射線を電気信号に変換するための変換素子を各々が含む複数の検出素子を有する撮像領域と、第１の信号線と、前記第１の信号線を介して出力される信号を処理する信号処理回路とを含み、前記複数の検出素子は前記第１の信号線に接続される第１の検出素子と第２の検出素子とを含み、放射線に対する前記第１の検出素子の感度と放射線に対する前記第２の検出素子の感度とは異なるように設定され、前記信号処理回路は、前記第１の信号線に接続される第１の検出素子と第２の検出素子とからの信号に基づいて前記撮像領域への放射線の照射に関する情報を生成することを特徴とする。

Description

放射線撮像装置及び放射線撮像システム

　本発明は、放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関する。

　放射線画像を取得するための画素、放射線を電気信号に変換する変換素子、薄膜トランジスタ等のスイッチ素子などが２次元状に配置された撮像領域と、駆動回路や読出し回路とを組み合わせた放射線検出装置が利用されている。その一つとして、放射線検出装置に照射情報を検出する機能を内蔵させることが検討されている。この機能は、放射線源から放射線が照射される入射開始のタイミングを検出したり、放射線の照射量や積算照射量を検出する機能である。この機能により、積算照射量を監視し、積算照射量が適正量に達した時点で検出装置が放射線源を制御し照射を終了させる自動露出制御（ＡＥＣ）も可能となる。

　放射線検出装置には放射線を光に変換するシンチレーターと光電変換素子とを持つものがある。放射線の照射開始、照射量や積算照射量の測定をするための光電変換素子（検知用の光電変換素子）からの信号を、信号線を通じて読み出す場合、信号線は放射線の撮影画像取得用の光電変換素子（画像用の光電変換素子）のある画素近傍に配線される。このため、信号線と撮影画像取得用の画素との間で無視できない容量が形成される。この容量により、検知用の光電変換素子からの情報だけを把握したくても、画像用の光電変換素子の信号が前記容量を介して信号線に伝達されてしまい（以下、クロストーク）、放射線の検出のための測定値を正確に測定することが難しい。また、放射線検出素子に薄膜トランジスタや光電変換素子を用いた場合、温度が変化するとリーク電流やダーク電流といった特性が変化する。また、同様に温度が変化すると、薄膜トランジスタや光電変換素子を駆動させたときに発生するオフセットレベル特性などが変化する。

　特許文献１に記載された放射線撮像装置は、放射線を電気信号に変換する第１の検出素子と第２の検出素子とを備え、第１の検出素子は第１の信号線に接続され、第２の検出素子は第２の信号線に接続されている。特許文献１には、第１の信号線を介して出力される第１の検出素子からの信号と第２の信号線を介して出力される第２の検出素子からの信号に基づいて、クロストークの影響と温度による特性の変化を補正することが開示されている。

特開２０１６－２２０１１６

　しかしながら、特許文献１の方法では第１の信号線と第２の信号線にそれぞれ影響するクロストーク量が異なるので、クロストークの影響を補正するのには限界があることが分かった。

　上記課題を解決するために、本発明の放射線撮像装置は、放射線を電気信号に変換するための変換素子を各々が含む複数の検出素子を有する撮像領域と、第１の信号線と、前記第１の信号線を介して出力される信号を処理する信号処理回路とを含み、前記複数の検出素子は前記第１の信号線に接続される第１の検出素子と第２の検出素子とを含み、放射線に対する前記第１の検出素子の感度と放射線に対する前記第２の検出素子の感度とは異なるように設定され、前記信号処理回路は、前記第１の信号線に接続される第１の検出素子と第２の検出素子とからの信号に基づいて前記撮像領域への放射線の照射に関する情報を生成することを特徴とする。

　本発明により、放射線検出素子からの信号に対するクロストークによる影響を低減するのに有利な構成の放射線撮像装置を提供することができる。

　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
本発明の実施形態１における放射線撮像装置の等価回路図である。本発明の実施形態１における放射線検出用の検出素子の概略平面を示す図。本発明の実施形態１における放射線検出用の検出素子の概略断面を示す図。本発明の実施形態１における補正素子の概略平面を示す図。本発明の実施形態１における補正素子の概略断面を示す図。本発明の実施形態１における補正素子の概略平面を示す図。本発明の実施形態１における補正素子の概略断面を示す図。本発明の実施形態１におけるタイミングチャートである。本発明の実施形態１におけるタイミングチャートである。本発明の実施形態１におけるタイミングチャートである。本発明の実施形態２における放射線撮像装置の等価回路図である。本発明の実施形態２におけるタイミングチャートである。本発明による放射線撮像装置の実装例の概略平面を示す図。本発明による放射線撮像装置の実装例の概略断面を示す図。放射線撮像システムの概略図。

　以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。なお、本願明細書において放射線は、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、含まれるものとする。また、電磁波は可視光，赤外光等の光から、Ｘ線，α線，β線，γ線等の放射線までの波長領域のものをいうものとする。

　（実施形態１）
　先ず、本発明の実施形態１について図１により説明する。本実施形態における放射線検出装置は、基板上に行列状に画素１、放射線検出用の検出素子４や補正用の補正素子５が配置された撮像領域を有する。さらに、この放射線撮像装置は、信号線からの信号を読み出すための読出し回路１２、読み出された信号を処理する信号処理回路１３、制御線へ駆動信号を提供する駆動回路１０、電源回路１１を有する。

　図１は、撮像領域に５行５列の画素等を示しているが、これは放射線検出装置内の一部の領域を表したものである。撮像領域の中には、画像を取得するための画素１と、放射線の照射開始や照射量を測定するための放射線検出用の検出素子４と、検出素子４からの信号を補正するための補正素子５が含まれている。画素１、検出素子４及び補正素子５は放射線を電気信号に変換する変換素子を有している。検出素子４からの電気信号は放射線が照射されている途中で、撮像領域への放射線の照射もしくは照射強度（照射量）、もしくは放射線の照射開始・終了を検出するために使用される。このような検出素子４を撮像領域に配置することで、放射線撮像装置に自動露出制御（ＡＥＣ）機能を放射線撮像装置に内蔵することも可能となる。

　実際の放射線撮像装置では、このような検出素子４を含む領域が、撮像領域を３×３や５×５のマトリックスに区切った中に配置されており、各領域に照射される放射線の照射情報を領域毎に検出することが可能となっている。また、各領域に照射される放射線の照射量を検出する感度を高めるために、複数の検出素子４や複数の補正素子５からの信号を加算して読み出す画素加算（ビニング）が行われてもよい。このように、二次元的なレイアウトについては、本実施形態に制限されるものではない。画素の加算数を変更したり検知領域の配置位置を任意にずらしたり検知素子の数を増やしたりすることができる。

　画素１と検出素子４とは略同一の構造とできる。この場合、ＡＥＣ機能を使用するときは画素１と検出素子４はそれぞれ画像取得用と照射量の測定用に使用し、ＡＥＣ機能を用いない場合は、検出素子４も全て画像取得するための画素１として使用しても良い。

　検出素子４は、放射線照射中に照射情報を検知することができる。また、補正素子５は検出素子４からの出力を読み出した際に含まれるクロストークを補正するために放射線を検出する素子である。検出素子４は第１の制御線６により駆動される。検出素子４が第１の制御線６により駆動されると、検出素子４から信号が読み出され、信号は信号線３を介して読出し回路１２に転送される。補正素子５は第２の制御線７により制御される。補正素子５が第２の制御線７により駆動されると、補正素子５から信号が読み出され、信号は信号線３を介して読出し回路１２に転送される。

　本実施例では第１の制御線６に接続されている検出素子４からの信号を、第２の制御線７に接続されている補正素子５からの信号で補正する。なお、第１の制御線６及び第２の制御線７を、画素１を制御するための制御線と別に設けて、検出素子４と補正素子５とを画像用の画素と別に駆動してもよい。

　検出素子４からの信号を出力する際、全面もしくは部分的に照射された放射線により、画素１の持つ変換素子の電極にも電荷が蓄積される。この電荷が、画素１の変換素子の電極と検出素子４が接続されている信号線３との間にある寄生容量を介してクロストークによる信号として信号線３に伝達される。また、補正素子５からの出力を読み出すときも同様に、画素１から寄生容量を介してクロストークによる信号が信号線３に伝達される。この２つのクロストークによる信号は同じ信号線３に対する信号なので、略同量である。検出素子４と補正素子５からの２つの信号の差分を取ることにより、放射線検出のための検出素子４からの信号からクロストークによる信号を低減することが可能になる。更に、検出素子４と補正素子５とを同じ信号線から読み出すことで、信号線の経路にある素子のオフセットのばらつきやゲインのバラツキなどの影響を軽減できる。

　図１に示す例では、検出素子４と補正素子５は、画素１つ分の間隔を空けて撮像領域に配置されているが、信号線３の方向に隣接して配置しても良い。また、検出素子４と補正素子５を対としたものを信号線３の方向に一定の間隔をあけて複数対配置し、検出素子及び補正素子をそれぞれディジタル加算したデータもしくはアナログ加算した値により照射量を測定しても良い。その際、第１の制御線６や第２の制御線７を複数本同時に駆動することにより複数の検出素子４又は複数の補正素子からの信号をそれぞれまとめて信号線３へ出力させても良い。

　また、図１の例では、検出素子４と補正素子５とが画像取得用の画素１と同じサイズで形成されている。しかし、画像取得用の画素１より検出素子４と補正素子５とを小さなサイズで形成しても良い。この場合は、画素１の隙間に検出素子４と補正素子５とを配置することにより画像信号の欠損する部分を低減することができる。その際、第１の制御線６や第２の制御線７は、検出素子４や補正素子５の制御のための専用線として別個に配置すると良い。専用線にすることにより画素１の制御とは別個に検出素子４及び補正素子５を制御することができる。同じく、信号線３は検出素子４及び補正素子５のための専用線として撮像領域に配置しても良い。

　図２Ａは、本実施形態における放射線検出用の検出素子４の平面図である。検出素子４の上部には放射線を光に変換するシンチレーター（不図示）が設けられている。シンチレーターで変換された光は、光電変換素子で電荷に変換されてスイッチを介して信号線へ転送される。検出素子には検知用の光電変換素子２０や薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴ）２１や電源線、信号線などの各種の配線が配置されている。検知用の光電変換素子２０からの信号はＴＦＴ２１を介して信号線３に転送される。ＴＦＴ２１は制御配線６によりＯＮ－ＯＦＦの制御がされる。検知用の光電変換素子２０の上部電極は一定の電圧を印加するためのバイアス線８と接続されている共通電極１１５である。光電変換素子２０の下部電極は素子毎の個別電極１１１となっている。信号線３は撮像領域において読出し回路１２まで延びており、画像取得用の画素１に含まれる画像用の光電変換素子と二次元的にオーバーラップしている箇所がある。画像用の光電変換素子も検知用の光電変換素子と同様な構造を有しており、下部電極が個別電極となっている。このような構造により画像用の光電変換素子の個別電極と信号線３との間にオーバーラップ面積に応じた容量が形成される。この容量を介して、電荷保存則に基づき、画像用光電変換素子に蓄積された電荷が、信号線３に伝達されてクロストークとなる。

　上記説明では、画像用の光電変換素子と信号線３がオーバーラップしている例を説明した。しかし、オーバーラップしていなくても画像用の光電変換素子２０と信号線３との間に空間的に相互に結合する寄生容量があれば光電変換素子２０から信号線３に対するクロストークが発生する。

　これらのクロストークは、信号線３に対して容量結合する全ての画素１から信号線３に対して伝達されるため、膨大な信号量となる。この結果、信号線３に接続される検出素子４からの信号を正しく読み出す際の誤差が大きくなってしまう。この誤差は、検出素子４を撮像領域に複数ちりばめて接続し、検出素子４からの信号量を増やすことで相対的に小さくすることは可能であるが、取り除くことは困難である。

　図２Ｂは、図２ＡにおけるＡ－Ａ’断面図である。図の上部には検知用の光電変換素子２０が、下部には光電変換素子に蓄積された電荷を信号線３へ転送するためのスイッチであるＴＦＴ１１が配置されている。本実施形態において基板１００としてガラス基板やプラスチック基板等の絶縁基板を用いる。基板１００の上にスイッチ素子であるＴＦＴ１１が形成される。ＴＦＴ１１はゲート電極１０１、ソース電極１０５、ドレイン電極１０６、絶縁層１０２、第１の半導体層１０３、第１の不純物半導体層１０４を含む。光電変換素子２０は個別電極１１１、第２の不純物半導体層１１２、第２の半導体層１１３、第３の不純物半導体層１１４、共通電極１１５、保護膜１１６を含む。ドレイン電極１０６はコンタクトにより個別電極１１１に接続されている。共通電極１１５はバイアス線８に接続されている。ＴＦＴ１１のソース電極１０５は信号線３の一部をなしており、ＴＦＴ１１がオンになることにより光電変換素子２０の電荷は電気信号として信号線３に転送される。

　図２Ａ、図２Ｂは検出素子４を示すが、信号線３と光電変換素子２０との位置関係は画素１の光電変換素子と同様であるので、画素１と信号線３との間の寄生容量について図２Ｂにより説明する。光電変換素子２０の下部の個別電極１１１と、信号線３（ソース電極１０５）との間に、厚膜の絶縁膜１０９が配置されている。この絶縁膜は、個別電極１１１と信号線３（ソース電極１０５）との間で形成される寄生容量を低減する。しかしながら、絶縁膜の誘電率と厚さや面積に応じた寄生容量が存在し、その寄生容量のために発生するクロストークによる信号が個別電極１１１から信号線３（１０５）に伝達されてしまう。個別電極１１１と信号線３（１０５）が上下でオーバーラップしておらず左右にずれて配置されていたとしても、寄生容量を除去することは困難である。電荷に基づいて発生するクロストークは寄生容量に相応の量だけ、信号線３（１０５）に書き込まれる。このため、補正素子５を用いてクロストークの補正を行う。

　図３Ａは、本実施形態における補正素子５の平面図である。図３Ａには、ＴＦＴ２１とその上部に配置された光電変換素子２０と、更に上部に形成された遮光領域２２が示されている。

　図３Ｂは、図３ＡにおけるＢ－Ｂ’断面図である。図３Ａに示した遮光領域２２は、図３Ｂに示す遮光層１２２に相当する。この遮光層１２２を形成する遮光部材には、光電変換素子２０に感度を有する波長の可視光を遮光する役割を有する、黒や赤といった色の有機膜を用いると良い。また、遮光領域を配置する際に、感光性を有する材料を用いてフォトリソグラフィー法により配置をすると、配置精度が確保でき良い。また、漏れ光を防止するために光電変換素子２０を完全に覆うような構成が望ましい。また、バイアス線１４が遮光性を有する金属膜で形成されている場合は、有機膜を新たに形成せずバイアス線１４により光電変換素子２０の全面を覆って遮光部材とすると、プロセス数を増やすことなく補正画素を形成することが可能で良い。

　図４Ａは、本発明の実施形態１における補正素子の異なる例を示した図である。上部に形成された遮光領域２２には一部開口がある。図３Ａと比較し、補正素子５が放射線に対する感度を有し信号を発生することになるが、検出素子４よりは感度が小さいため、差分して出力を得ることによりクロストークを除去することができる。

　図４Ｂは、図４ＡにおけるＣ－Ｃ’断面図である。図４Ａに示した遮光領域２２は、図４Ｂに示す遮光層１２２に相当する。図３Ｂと異なり、この例では遮光層１２２の一部に開口を有している。補正素子５の光が入る面に一定の開口を設けることで、検知精度が良くなるケースがある。補正素子５からの出力が極端に小さく、光電変換素子では良好なリニアリティー特性が得られない場合などは、一定の開口を設け少し出力を吐き出させることで、補正素子５からの出力のリニアリティーが向上する。この結果、クロストーク分を低減することができ、検出素子４と補正素子５との差分から得られる放射線量の測定精度が上がる。図３Ａ及び図３Ｂの例と同様に、バイアス線１４が遮光性を有する金属膜で形成されている場合は、有機膜による遮光層を形成せずバイアス線１４の配線材料により、光電変換素子２０に開口を設けつつ覆うような遮光領域を形成する。バイアス線のための配線材料を利用することによりプロセス数を増やすことなく補正画素を形成することが可能で良い。

　図５Ａは、図３Ａ及び図３Ｂに示す補正素子を用いた例におけるタイミングチャートである。駆動回路１０は第１の制御線６及び第２の制御線７に検出素子及び補正素子を駆動する信号を提供する。Ｖｇ１は第１の制御線６に印加する駆動信号を、Ｖｇ２は第２の制御線７に印加する駆動信号を表している。また、ＳＨはサンプルホールド動作を、ＲＥＳはＩＣ及び線に蓄積された電荷をリセットするリセット動作を、Ｏｕｔｐｕｔ１は検出素子４から読み出した信号を、Ｏｕｔｐｕｔ２は補正素子５から読出した信号を表している。最終的に読み出される出力Ｏｕｔは、この例ではＯｕｔｐｕｔ１からＯｕｔｐｕｔ２を減算した差分である。放射線が入射される前から駆動回路１０からは順次駆動信号であるＶｇ１とＶｇ２が制御線に与えられており、放射線の入射タイミングを検知することが可能となる。放射線が照射される前に信号線３に出力される信号は、検出素子４や補正素子５で発生するオフセット成分となる。放射線が入射されていないため、Ｏｕｔｐｕｔ１とＯｕｔｐｕｔ２はほぼ同量であり、差分出力（Ｏｕｔ１－Ｏｕｔ２）はほぼゼロとなる。

　放射線が入射されると、検出素子４には大きな電荷が発生する。補正素子５には遮光されているためにオフセットに相当する電荷が発生する。この信号をＶｇ１とＶｇ２の制御信号により順次読出し、差分（Ｏｕｔ１－Ｏｕｔ２）を出力することにより放射線の照射開始を精度良く把握することが可能となる。また、放射線の照射量も精度良く読み出すことが可能で、積算線量を求めることも可能となる。信号を読み出す際に、信号線３に発生するクロストーク量が検出素子及び補正素子からの出力に加算され、Ｘ線が照射されていない時よりも出力は高くなる。しかし、検出素子４からの信号を読み出す際の信号線３に対するクロストーク量と補正素子５から信号を読み出す際の信号線３に対するクロストーク量は、時間的にほぼ同期間で読み出すためほぼ同量なので、減算によって除去することが可能となる。

　差分出力（Ｏｕｔ１－Ｏｕｔ２）に基づいて放射線の照射に関する情報を生成する。生成された情報により放射線の入射タイミングを検出したり、所定の照射量に達成することを検出することにより、照射を停止して良い。また、ＡＥＣとして使用する場合は、生成された情報に基づいて放射線の累積線量を予測し、放射線の停止タイミングを予測できた段階で判定を行い、画像用画素からの読出し動作の準備を開始すると良い。

　以上説明したように、検出素子と補正素子との放射線に対する感度を互いに異なるように設定することにより、補正素子から得られた信号により検出素子からの信号を補正する。変換素子として光電変換素子を使用する場合は、補正素子の電磁波に対する感度を検出素子の電磁波に対する感度より低く設定することにより補正をすることができる。感度を低くする方法は遮光部分を設けることには限らない。補正素子の光電変換素子に印加されるバイアス電圧を低下させることにより感度を低くするように調整してもよい。

　図５Ｂは、図４Ａ及び図４Ｂに示す、一部だけ遮光された補正素子を用いた例におけるタイミングチャートである。放射線が入射されると、検出素子４には大きな電荷が発生し、補正素子５には小さな電荷が発生する。この信号をＶｇ１とＶｇ２の制御信号により順次読出し、差分（Ｏｕｔ１－Ｏｕｔ２）を出力することにより放射線の照射開始を精度良く把握することが可能となる。また、放射線の照射量も精度良く読み出すことが可能で、検出素子と補正素子の差分出力と照射線量の関係の情報を予め取得しておくことで、積算線量を求めることも可能となる。この例では、補正素子に一定の感度を持たせることで、感度を持たない画素が苦手とする低出力時のリニアリティー特性の悪化などの影響による補正精度の低下を防止することが可能となる。

　本実施形態の検出素子４と補正素子５とを駆動回路１０により駆動する場合の別の例を図５（ｃ）により説明する。補正素子には図３Ａ及び図３Ｂに示すものを用いる。放射線の照射開始段階で、放射線の照射量が大きく、十分なＳＮＲや感度が得られていると判断できた場合は、周期的に行うサンプリング間隔を短くし時間分解能を高めることができる。そこで、最初に一定周期のサンプリングにより照射量判定を行い（Ｓｐｅｅｄ１）、十分な感度が得られている場合は制御線をＯＮ／ＯＦＦする周期を速くし（Ｓｐｅｅｄ２）、サンプリングの時間分解能を上げる。時間分解能を上げると、検出素子４で放射線の照射に対し電荷を蓄積する時間が短くなるため、発生する電荷量は小さくなる。また、同様に検出素子４や補正素子５から信号を読み出す際のクロストーク量も小さくなるが、双方の信号の差分を取ることで、精度良く放射線照射量を補正し読み出すことが可能となる。また時間分解能を上げることにより照射量の判定精度の向上を図ることができる。

　ＴＦＴの駆動速度や光電変換素子の蓄積時間を変化させると、ＴＦＴから発生するオフセットや光電変換素子から発生する暗電流などが変化する。また、オフセット出力は時間的にも変化することがある。しかし、同一信号線に接続された検出素子４と補正素子５を同じ周期で駆動させることで、オフセットや暗電流などのオフセット成分やその時間変化が同じ量となり、減算により精度良く補正することが可能となる。

　駆動速度を変更する例として、放射線の照射量が多い場合に時間分解能を高めた例を示したが、放射線の照射量が少ないときは光電変換素子に電荷を蓄積するために駆動速度を遅くしてもよい。また、放射線撮像装置に多数の検出素子が配置されている場合、読み出すべき検出素子を、信号を読み出したい領域のものに絞り込み、さらに時間分解能を高めるために駆動速度を変更してもよい。駆動速度を切り替える場合は第１の制御線６と第２の制御線７の駆動速度を一緒に切り替える。検出素子４からの読出し時のオフセットやクロストーク量と補正素子５からの読出し時のオフセットやクロストーク量が同じになるタイミングで駆動速度を変更することにより、精度良く補正することが可能となる。

　（実施形態２）
　次に、本発明の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と重複する部分に関しては、説明を省略する。実施形態２における放射線検出装置について図６により説明する。実施形態１と異なる点は、検出素子４と補正素子５とのペアが複数あり、それぞれが別の信号線に接続されている点である。

　図６に示すように第１の検出素子４と第１の補正素子５とが第１の信号線３１に接続されている。第１の検出素子４が配置されている同じ行の左側に隣接する形で第２の補正素子５が配置され、第１の補正素子５の左側に隣接する形で第２の検出素子４を配置している。第２の検出素子４と第２の補正素子５とは同じ第２の信号線３２に接続されている。同じ行に配置された検出素子４と補正素子５は同じ制御線により制御される。第１の制御線６を駆動すると、同じ行に配置された、第１の検出素子４と第２の補正素子５から同時に読出し回路に信号が転送される。また、第２の制御線７を駆動すると、同じく同じ行に配置された第１の補正素子５と第２の検出素子４から同時に読出し回路に信号が転送される。同じ信号線からのそれぞれ信号の差分を出力することで、放射線の照射時間が異なる２つの信号を読み出すことができる。同じ読み出し時間で２倍の信号を得ることができるので時間分解能を２倍に上げることが可能となる。

　本実施例では第１の制御線６に接続されている１行分の画素１、検出素子４及び補正素子５が同時に駆動され、第２の制御線７に接続されている１行分の画素１、検出素子４及び補正素子５が同時に駆動される。しかし、第１の制御線６及び第２の制御線７を、画素を制御するための制御線と別に設けて、検出素子４と補正素子５とを画素と別に駆動してもよい。

　図６の例では、放射線源の出力が小さく、立ち上がりのパルスがなまってゆっくりと立ち上がるような場合、時間差による補正によるクロストークの低減に効果的な補正を行うことができる。信号がゆっくり立ち上がる場合は検出素子４からの信号読出し時と補正素子５からの信号読出し時とでタイミングが違うためにクロストーク量が異なり、補正精度が低下する。このような時に、時間分解能を上げることで補正精度の低下を防止することが可能となる。また、時間的に前後して読み出した信号を平均化することで、放射線の立ち上がりがなまっても誤差を低減することが可能となる。右列の信号の時間差分出力と、左列の信号の時間差分出力は、制御線を駆動するタイミングをずらして、時間的に半周期ずらしても良く、同時に読出し異なる時間帯からの出力と認識させても良い。

　図７に示すタイミングチャートにより動作を説明する。補正素子として図３に示すものを用いる。ここでＶｇ１は第１の制御線６に印加する駆動信号を、Ｖｇ２は第２の制御線７に印加する駆動信号を表している。また、ＳＨはサンプルホールド動作を、Ｏｕｔｐｕｔ１は検出素子４から読み出した信号を、Ｏｕｔｐｕｔ２は補正素子５から読出した信号を表している。最終的に読み出される左右列の出力は、Ｏｕｔｐｕｔ１とＯｕｔｐｕｔ２の減算された差分（Ｏｕｔ１－Ｏｕｔ２）として表される。Ｓｉｇ１は、図６における右列の第１の検出素子及び第１の補正素子からの信号の読み出しの様子を表し、Ｓｉｇ２は、左列の第２の補正素子５及び第２の検出素子４からの信号の読み出しの様子を表している。左右列ともに、検出素子４からの出力とその後で読み出される補正素子５からの出力の差分（Ｏｕｔ１とＯｕｔ２の差分）をＯｕｔ１－Ｏｕｔ２として読み出す。Ｓｉｇ１とＳｉｇ２とのそれぞれからのＯｕｔ１－Ｏｕｔ２の和を求めることで、図５Ａ、図５Ｂの例の２倍の時間分解能で信号Ｏｕｔを出力することが可能となる。このように、検出素子４と補正素子５を同一制御線及び同一信号線に対に配置することで、時間分解能を上げて補正精度を高めることが可能となる。

　（実装例）
　次に放射線撮像装置の実装例について図８Ａ及び図８Ｂにより説明する。光電変換素子とＴＦＴはセンサ基板６０１１内に複数個形成され、シフトレジスタＳＲ１と検出用集積回路ＩＣが実装されたフレキシブル回路基板６０１０が接続されている。フレキシブル回路基板６０１０のセンサ基板６０１１が接続されているのと逆側は回路基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に接続されている。前記センサ基板６０１１の複数枚が基台６０１２の一方の面に接着され大型の光電変換装置を構成する。基台６０１２の他方の面には処理回路６０１８内のメモリ６０１４をＸ線から保護するため鉛板６０１３が実装されている。センサ基板６０１１の上にはＸ線を可視光に変換するためのシンチレーター（蛍光体層）６０３０（ＣｓＩなどからなる。）が蒸着されている。全体はカーボンファイバー製のケース６０２０に収納されている。

　次に図９により本発明による放射線検出装置が組み込まれた放射線撮像システムを例示的に説明する。Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレーター（蛍光体層）を実装したイメージセンサ６０４０に入射される。この入射したＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレーターは発光する。イメージセンサの有する放射線撮像装置は、放射線撮像装置の光電変換素子によりこの光を光電変換して、電気的情報を得る。この情報はディジタルに変換され信号処理部となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示装置となるディスプレイ６０８０で観察するために提供される。また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理装置により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示装置となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録装置に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録装置となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

　本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

　本願は、２０１８年２月２１日提出の日本国特許出願特願２０１８－０２９０５３を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。

Claims

　放射線を電気信号に変換するための変換素子を各々が含む複数の検出素子を有する撮像領域と、
　第１の信号線と、
　前記第１の信号線を介して出力される信号を処理する信号処理回路と、を有し、
　前記複数の検出素子は前記第１の信号線に接続される第１の検出素子と第２の検出素子とを含み、
　放射線に対する前記第１の検出素子の感度と放射線に対する前記第２の検出素子の感度とは異なるように設定され、
　前記信号処理回路は、前記第１の信号線に接続される第１の検出素子と第２の検出素子とからの信号に基づいて前記撮像領域への放射線の照射に関する情報を生成することを特徴とする放射線撮像装置。
　前記放射線撮像装置は、放射線を光に変換するシンチレーターを有し、
　前記変換素子は、該光を電気信号に変換する光電変換素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
　前記第２の検出素子は前記シンチレーターと前記変換素子との間に遮光部材が配置されてい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２の検出素子は前記シンチレーターと前記変換素子との間に前記変換素子にバイアス電圧を印加するためのバイアス線が配置され、該バイアス線により前記遮光部材を形成することを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
　前記第１の検出素子に含まれる変換素子に印加されるバイアス電圧と前記第２の検出素子に含まれる変換素子に印加されるバイアス電圧とは互いに異なる電圧であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
　前記信号処理回路は前記第１の検出素子からの信号と前記第２の検出素子からの信号との差に基づいて前記放射線の照射に関する情報を生成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
　前記放射線の照射に関する情報は、放射線の照射の開始、放射線の照射の終了、放射線の照射強度、及び放射線の照射量のうちの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
　前記信号処理回路は、前記放射線の照射に関する情報に基づいて放射線源を制御するための信号を出力することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
　前記複数の検出素子を駆動する駆動回路と、前記駆動回路から前記複数の検出素子を駆動するための信号を前記複数の検出素子に提供する複数の制御線とをさらに含み、
　前記駆動回路は前記第１の検出素子と前記第２の検出素子とを周期的に駆動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
　前記複数の制御線は第１の制御線と第２の制御線とを含み、
　前記複数の検出素子は第２の信号線に接続される第３の検出素子と第４の検出素子とを含み、
　前記信号処理回路は前記第２の信号線を介して出力される信号を処理し、前記第２の信号線に接続される第３の検出素子と第４の検出素子とからの信号に基づいて放射線の照射に関する情報を生成し、
　前記第１の検出素子と前記第３の検出素子とは前記第１の制御線により駆動され、
　前記第２の検出素子と前記第４の検出素子とは前記第２の制御線により駆動されることを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
　請求項１乃至１０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からの信号を処理する信号処理部と、を備えることを特徴とする放射線撮像システム。