JP2000346950A - 放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リーク電流を抑制してＳ／Ｎ比を向上させシ
ェーディングも減少させる。 【解決手段】 コントロール部２５は、ゲートドライバ
２１を介して所定の行の読出用ＴＦＴ３３がオンとなる
ように制御することで電荷読出を開始させ、読出用ＴＦ
Ｔ３３をオフとすることで電荷読出を休止させる。ここ
で、コントロール部２５は、ゲートドライバ２１から出
力される制御信号がオフ電圧からオン電圧となるように
して電荷読出を開始させ、このオン電圧を所定の一定期
間保持させた後、続く所定の下降期間内で電圧を階段状
に降下させてオフ電圧に戻す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば薄膜トラン
ジスタ（以下ＴＦＴという。）を読出用のスイッチング
素子として用いてＸ線等の放射線を検出する放射線検出
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線を信号電荷として検出する平面型Ｘ
線固体検出器（放射線検出器）は、例えばＴＦＴを各画
素の読出用スイッチング素子として用いており、薄膜技
術によって、ガラス基板の片面側に薄膜を生成してエッ
チングによってパターニングし、さらに薄膜を重ねて形
成し、再びパターニングするという工程を繰り返して薄
膜を積層することにより形成された検出回路を有してい
る。

【０００３】この平面型Ｘ線固体検出器は、例えば図１
１に示すように、平面上に格子状に配置された複数の画
素１０１と、信号を外部に読み出すための信号線１０２
と、これらと交差する方向に各画素１０１を選択するた
めの垂直選択線１０３とからなるＸ線検出部１０４を有
している。

【０００４】各画素１０１は、入射光又は入射Ｘ線に応
じた電荷を発生させる光電変換素子１０５と、発生した
電荷を蓄積する蓄積容量部１０６と、信号読出用の薄膜
トランジスタ（以下、読出用ＴＦＴという。）１０７と
を有している。

【０００５】光電変換素子１０５としては、例えば、Ｘ
線を直接電荷に変換するセレンが用いられる。

【０００６】各画素１０１の蓄積容量部１０６に蓄積さ
れた電荷を読み出すために、図１２に示すように、例え
ば１行目の垂直選択線１０３に供給する制御信号ｐ1 を
オン電圧とすることによって、この垂直選択線１０３に
繋がる画素の読出用ＴＦＴ１０７がオン状態となり、図
１３及び図１４に示すように、各画素１０１の蓄積容量
部１０６に蓄積された電荷が読出用ＴＦＴ１０７を介し
て電流Ｉd として信号線１０２に流れ、Ｘ線検出部１０
４の外部の積分回路１０８において読み出され、マルチ
プレクサ１０９へ送られる。

【０００７】読み出されると、ゲートドライバ１１０に
よって、この垂直選択線１０３はオフ状態にされ、次の
行の垂直選択線１０３に供給する制御信号ｐ2 をオン電
圧とし、この行の信号を読み出すこととなる。なお、ゲ
ートドライバ１１０へは、コントロール部１１１から一
定のオフ電圧Ｖoff 及びオン電圧Ｖonが与えられる。

【０００８】同様にして３行目、４行目の垂直選択線１
０３に供給する制御信号ｐ3 ，ｐ4を順次オン電圧にし
てそれぞれの行の信号を読み出すこととなる。

【０００９】このようにして１枚の画像が読み出され
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、読出用
ＴＦＴ１０７をオンからオフに切り替えた直後には、ド
レイン・ソース間には、（１）式によって与えられるド
レイン・ソース間電圧Ｖs が発生し、このドレイン・ソ
ース間電圧Ｖs とＴＦＴのスイッチング特性とによっ
て、図１３及び図１４に示すように、ある画像の読出用
ＴＦＴ１０７をオンからオフにした直後から、読出用Ｔ
ＦＴ１０７のドレイン・ソース間をリーク電流としての
電流Ｉd が流れる。

【００１１】

【数１】 但し、Ｃgsは読出用ＴＦＴ１０７のゲートと信号線１０
２との間に形成され電気的等価回路としてコンデンサ１
１２で表される容量部の容量、Ｃs は蓄積容量部１０６
の蓄積容量、（Ｖon−Ｖoff ）は制御信号のオン電圧Ｖ
onとオフ電圧Ｖoff との差（ゲート電圧差）である。

【００１２】このリーク電流は、オンからオフへのスイ
ッチング直後に最も大きな値を示し、その後徐々に減少
するが、次にこの読出用ＴＦＴ１０７をオンとするまで
流れ続ける。

【００１３】さらに、このリーク電流は、他の画素の読
出用ＴＦＴ１０７がオンとなって信号が読み出されると
きも流れ続け、信号としての電流に重ね合わされる。し
かも、同一の信号線に繋がる全ての画素の読出用ＴＦＴ
１０７からのリーク電流が加算されることとなってしま
う。

【００１４】このように、リーク電流が信号と同時に読
み出されてしまうので、Ｓ／Ｎ比が低下して、画素信号
を正確に読み出すことができなくなるという問題があ
る。

【００１５】また、このリーク電流は、読出用ＴＦＴ１
０７のオフからの経過時間とともに変化するために、１
枚の画像として見た場合には、シェーディングとして現
れるという不都合もある。

【００１６】そこで、本発明は、リーク電流の発生を抑
制してＳ／Ｎ比を向上させることができ、リーク電流に
よるシェーディングを減少させることができる放射線検
出器を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、検出面に配列された複数の
画素に対応して設けられ、入射した放射線を電荷に変換
する電荷変換手段と、前記電荷変換手段に対応して設け
られ、前記電荷変換手段により変換された電荷を蓄積す
る電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷
を読み出す電荷読出手段と、前記電荷読出手段に前記電
荷の読出動作を行わせる制御信号を与える読出制御手段
とを備えた放射線検出器であって、前記読出制御手段
は、前記制御信号を前記電荷読出手段による前記電荷の
読出動作を可能とする読出状態から前記電荷の読出動作
を休止させる非読出状態へと移行させる際には、前記制
御信号のレベルを徐々に変化させることを特徴とする。

【００１８】上記課題を解決するために、請求項２記載
の発明は、請求項１記載の放射線検出器であって、前記
電荷読出手段は、前記制御信号のレベルに応じて切替動
作を行うスイッチング素子を有し、前記読出制御手段
は、前記電荷読出手段に電荷の読出動作を開始させる際
には前記制御信号を前記スイッチング素子がオン状態と
なるオン電圧に切り替え、前記電荷読出手段に電荷の読
出動作を休止させる際には、前記制御信号のレベルを前
記オン電圧から徐々に降下させて前記スイッチング素子
がオフ状態となるオフ電圧とすることを特徴とする。

【００１９】上記課題を解決するために、請求項３記載
の発明は、請求項２記載の放射線検出器であって、前記
読出制御手段は、前記スイッチング素子をオフ状態とす
る際に、前記制御信号のレベルを前記オン電圧から前記
オフ電圧まで略階段状に降下させることを特徴とする。

【００２０】上記課題を解決するために、請求項４記載
の発明は、請求項２記載の放射線検出器であって、前記
読出制御手段は、前記スイッチング素子をオフ状態とす
る際に、前記制御信号のレベルを前記オン電圧から前記
オフ電圧まで連続的に降下させることを特徴とする。

【００２１】上記課題を解決するために、請求項５記載
の発明は、検出面に配列された複数群の画素に対応して
設けられ、入射した放射線を電荷に変換する電荷変換手
段と、前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷
変換手段により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段
と、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出す電荷
読出手段と、前記電荷読出手段に前記電荷の読出動作を
行わせる制御信号を与える読出制御手段とを備えた放射
線検出器であって、前記読出制御手段は、同一群の画素
の前記電荷読出手段に対して共通の制御信号を与えると
共に、少なくとも所定の群の前記電荷読出手段による電
荷の読出動作開始から所定の時間経過後までは複数の前
記制御信号を前記電荷読出手段による前記電荷の読出動
作を可能とする読出状態に保持することを特徴とする。

【００２２】上記課題を解決するために、請求項６記載
の発明は、請求項５記載の放射線検出器であって、前記
画素は２次元マトリクス状に配置され、各画素に対応し
て前記電荷変換手段、前記電荷蓄積手段、及び前記電荷
読出手段が設けられ、かつ前記電荷読出手段は前記制御
信号が所定のオン電圧のときにオン状態となり、前記制
御信号が所定のオフ電圧のときにオフ状態となるスイッ
チング素子を有すると共に、前記読出制御手段は、同一
行の画素の前記電荷読出手段に対して共通の制御信号を
与え、最も遅く電荷の読出動作が開始された行の前記電
荷読出手段による電荷の読出動作開始から所定の時間経
過後に、各行の前記電荷読出手段に与える各前記制御信
号を略同時に前記オフ電圧とすることによって、各前記
電荷読出手段による前記電荷の読出動作を休止させるこ
とを特徴とする。

【００２３】上記課題を解決するために、請求項７記載
の発明は、請求項６記載の放射線検出器であって、前記
読出制御手段は、各行の前記電荷読出手段のスイッチン
グ素子をスイッチングする前記制御信号を送るシフトレ
ジスタと、各前記制御信号を一斉に前記オフ電圧とする
リセット手段とを有することを特徴とする。

【００２４】上記課題を解決するために、請求項８記載
の発明は、検出面に配列された複数の画素に対応して設
けられ、入射した放射線を電荷に変換する電荷変換手段
と、前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷変
換手段により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段
と、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出すスイ
ッチング素子を有する電荷読出手段と、前記電荷読出手
段に前記電荷の読出動作を行わせる制御信号を与える読
出制御手段とを備えた放射線検出器であって、電荷読出
手段による電荷の読出開始から読出休止までの期間に対
応した所定の期間は前記電荷読出手段の出力側に対して
非接続とされ、前記所定の期間の始点及び終点で接続状
態が切り替えられて、前記電荷読出手段の出力の調整を
行うスイッチング素子を有する調整手段と、入力側に前
記電荷読出手段及び前記調整手段が接続され、前記電荷
読出手段によって読み出された電荷を積分する積分回路
とを備え、前記読出制御手段は、前記電荷読出手段のス
イッチング素子をオン状態とすることで前記電荷の読出
を開始させ、前記電荷読出手段のスイッチング素子をオ
フ状態とすることで前記電荷の読出を休止させ、かつ、
前記電荷読出手段のスイッチング素子をオン状態とする
と共に前記調整手段のスイッチング素子をオフ状態と
し、電荷読出手段をオフ状態とする共に調整手段をオン
状態とし、前記電荷読出手段及び前記調整手段のスイッ
チング素子をオン状態からオフ状態に移行させる際に
は、前記制御信号のレベルを徐々に変化させることを特
徴とする。

【００２５】上記課題を解決するために、請求項９記載
の発明は、検出面に配列された複数群の画素に対応して
設けられ、入射した放射線を電荷に変換する電荷変換手
段と、前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷
変換手段により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段
と、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出すスイ
ッチング素子を有する電荷読出手段と、前記電荷読出手
段に前記電荷の読出動作を行わせる制御信号を与える読
出制御手段とを備えた放射線検出器であって、各群の画
素に対応して設けられ、電荷読出手段による電荷の読出
開始から読出休止までの期間に対応した所定の期間は前
記電荷読出手段の出力側に対して非接続とされ、前記所
定の期間の始点及び終点で接続状態が切り替えられて、
前記電荷読出手段の出力の調整を行うスイッチング素子
を有する調整手段と、入力側に前記電荷読出手段及び前
記調整手段が接続され、前記電荷読出手段によって読み
出された電荷を積分する積分回路とを備え、前記読出制
御手段は、同一群の画素の前記電荷読出手段に対して共
通の制御信号を与え、少なくとも所定の群の前記電荷読
出手段のスイッチング素子をオン状態として電荷の読出
を開始してから所定の時間経過後までは複数の前記制御
信号を前記電荷読出手段のスイッチング素子をオン状態
に保持し、前記電荷読出手段のスイッチング素子をオン
状態とすると共に対応する群の前記調整手段のスイッチ
ング素子をオフ状態とし、電荷読出手段をオフ状態とし
て前記電荷の読出を休止させると共にオフ状態とされた
複数群の前記調整手段をオン状態とすることを特徴とす
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００２７】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態
１による平面型Ｘ線固体検出器の構成を示す回路図、図
２及び図３は同平面型Ｘ線固体検出器の動作を説明する
ためのタイムチャートである。

【００２８】なお、図１に示す平面型Ｘ線固体検出器に
おいては、一例として４×３画素のＸ線検出部を示して
いる。

【００２９】図１に示すように、この実施の形態１の平
面型Ｘ線固体検出器（放射線検出器）は、入射したＸ線
（放射線）を電荷に変換して蓄積するＸ線検出部１と、
Ｘ線検出部１において検出されたＸ線に応じて変換した
電荷に対応する情報を読み出す読出回路部２とを備えて
いる。

【００３０】Ｘ線検出部１は２次元マトリクス状に配置
された複数の画素３と、信号を外部に読み出すための信
号線４と、これらと交差する方向に各画素を選択するた
めの垂直選択線５とを有している。

【００３１】各画素３は、入射光又は入射Ｘ線に応じた
電荷を発生させる光電変換素子３１と、発生した電荷を
蓄積し、電気的等価回路としてコンデンサで表される蓄
積容量部３２と、読出用ＴＦＴ（信号読出用の薄膜トラ
ンジスタ）３３とを有している。

【００３２】光電変換素子３１としては、例えば、Ｘ線
を直接電荷に変換するセレンが用いられる。また、蓄積
容量部３２の読出用ＴＦＴ３３に接続されていない側は
接地に接続されている。また、光電変換素子３１の端子
３１ａは図示せぬ定電圧源に接続され所定の電位に保た
れている。

【００３３】読出回路部２は、シフトレジスタからなり
垂直選択線５に制御信号を供給することによって読出用
ＴＦＴ３３のオン／オフ動作を行単位で制御するゲート
ドライバ２１と、読出用ＴＦＴ３３の出力信号を増幅す
る積分アンプ２３ａと積分容量部２３ｂとを有する積分
回路２３と、各積分回路２３によって増幅された信号を
順次選択するマルチプレクサ２４と、ゲートドライバ２
１やマルチプレクサ２４等読出回路部２の構成各部を制
御するコントロール部２５とを有している。

【００３４】コントロール部２５は、ゲートドライバ２
１を介して所定の行の読出用ＴＦＴ３３がオンとなるよ
うに制御することで電荷読出を開始させ、読出用ＴＦＴ
３３をオフとすることで電荷読出を休止させる。

【００３５】ここで、コントロール部２５は、図３に示
すように、ゲートドライバ２１から出力される制御信号
が、オフ電圧Ｖoff からオン電圧Ｖonとなるようにし
て、電荷読出を開始させ、このオン電圧Ｖonを所定の一
定期間ｔa 保持させた後、続く所定の下降期間ｔb 内で
電圧を階段状に降下させてオフ電圧Ｖoff に戻るように
する。このとき、コントロール部２５からゲートドライ
バ２１へは、オフ電圧Ｖoff は一定値として与えられ、
オン電圧が変えられる。

【００３６】また、コントロール部２５は、読出用ＴＦ
Ｔ３３をオンとした期間を含む期間を除いて、リセット
用制御線８に供給するリセット信号ｒ1 をオン電圧とし
て、各積分回路２３をリセットする。すなわち、リセッ
ト信号ｒ1 は、制御信号ａ11（ａ12，ａ13，ａ14）（図
２参照）がオン電圧とされる直前にオフ電圧とされ、こ
の制御信号の電圧が階段状に降下してオフ電圧となった
後にオン電圧とされる。

【００３７】次にこの平面型Ｘ線固体検出器の動作につ
いて説明する。

【００３８】図２に示すように、ゲートドライバ２１
は、コントロール部２５の制御の下、１行目乃至４行目
の各読出用ＴＦＴ３３に垂直選択線５を介して制御信号
ａ11（ａ12，ａ13，ａ14）を供給して、順次オン／オフ
させる。

【００３９】ゲートドライバ２１は、まず、１行目の垂
直選択線５にオン電圧Ｖonの制御信号ａ11を与えて、こ
の垂直選択線５に繋がる画素３の読出用ＴＦＴ３３をオ
ン状態とする。これによって各画素３の蓄積容量部３２
に蓄積された電荷が読出用ＴＦＴ３３を介して信号線４
に流れ、積分回路２３において読み出される。

【００４０】ゲートドライバ２１は、所定の一定期間ｔ
a が経過すると、制御信号ａ11を所定の下降期間ｔb 内
に階段状に降下させてオフ電圧Ｖoff に戻し、読出用Ｔ
ＦＴ３３をオフ状態とする。

【００４１】信号が読み出されると、コントロール部２
５は、図３に示すように、リセット用制御線８に供給す
るリセット信号ｒ1 をオン電圧として、一定期間ｔa の
始点から下降期間ｔb の終点までの期間の前後の期間に
おいて、各積分回路２３をリセットする。

【００４２】ここで、制御信号ａ11を下降期間ｔb 内に
階段状に徐々に降下させていく過程で、オフ状態になり
きらない読出用ＴＦＴ３３を介して電流が流されること
によって、チャージインジェクションの影響が取り除か
れる。

【００４３】これにより制御信号ａ11がオフ電圧Ｖoff
とされた時点では、読出用ＴＦＴ３３のドレイン・ソー
ス間電圧は、十分小さい値となり、リーク電流は低減さ
れる。

【００４４】以上の動作が２行目以下の読出用ＴＦＴ３
３についても順次実行されて１枚の画像が読み出され
る。

【００４５】ここで、例えば、２行目の信号の読出時
に、１行目の読出用ＴＦＴ３３を介して信号線に流れる
リーク電流は抑制されている。

【００４６】以上説明したように、本実施の形態１によ
れば、制御信号ａ11（ａ12，ａ13，ａ14）を下降期間ｔ
b 内に階段状に徐々に降下させていく過程で、オフ状態
になりきらない読出用ＴＦＴ３３を介して電流が流され
ることによって、チャージインジェクションの影響が取
り除かれるので、制御信号ａ11（ａ12，ａ13，ａ14）が
オフ電圧Ｖoff とされた時点では、読出用ＴＦＴ３３の
ドレイン・ソース間電圧は、十分小さい値となり、リー
ク電流の発生を抑制することができる。

【００４７】したがって、Ｓ／Ｎ比を向上させ信号を正
確に読み出すことができる。

【００４８】また、リーク電流を低減させることによ
り、シェーディングも減少させることができる。

【００４９】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態
２による平面型Ｘ線固体検出器の動作を説明するための
タイムチャートである。

【００５０】本実施の形態２が上述した実施の形態１と
異なるところは、図４に示すように、各行の垂直選択線
５に供給する制御信号ａ21（ａ22，ａ23，ａ24）をオン
状態とするタイミングは順次ずらし、オフ状態とするタ
イミングを最終行の第４行の垂直選択線５に供給する制
御信号ａ24をオフ状態とするタイミングに合わせて略同
一とするように構成した点である。

【００５１】これ以外の構成は実施の形態１と略同一で
あるので、その説明を省略する。

【００５２】次にこの平面型Ｘ線固体検出器の動作につ
いて説明する。

【００５３】図４に示すように、ゲートドライバ２１
は、コントロール部２５の制御の下、１行目乃至４行目
の各読出用ＴＦＴ３３に垂直選択線５を介して制御信号
ａ21（ａ22，ａ23，ａ24）を供給してオン／オフさせ
る。

【００５４】ゲートドライバ２１は、まず、１行目の垂
直選択線５にオン電圧Ｖonの制御信号ａ21を与えて、こ
の垂直選択線５に繋がる画素３の読出用ＴＦＴ３３をオ
ン状態とする。これによって各画素３の蓄積容量部３２
に蓄積された電荷が読出用ＴＦＴ３３を介して信号線４
に流れ、積分回路２３において読み出される。

【００５５】読み出されると、コントロール部２５は、
同図に示すように、リセット用制御線８に供給するリセ
ット信号ｒ2 をオン状態として、各積分回路２３をリセ
ットする。

【００５６】次に、ゲートドライバ２１は、制御信号ａ
21をオン電圧Ｖonのままとして、２行目の垂直選択線５
にオン電圧Ｖonの制御信号ａ21を与えて、この垂直選択
線５に繋がる画素３の読出用ＴＦＴ３３をオン状態とす
る。こうして、２行目の各画素３の蓄積容量部３２に蓄
積された電荷が読出用ＴＦＴ３３を介して信号線４に流
れ、積分回路２３において読み出される。

【００５７】続いて同様にして、制御信号ａ21，ａ22を
オン電圧Ｖonのままとして３行目の各画素３の電荷の読
出しが行われ、制御信号ａ21，ａ22，ａ23をオン電圧Ｖ
onのままとして４行目の各画素３の電荷の読出しが行わ
れる。

【００５８】こうして、４行目の読出しが終了し、１枚
の画像の読出しが終了したところで、制御信号ａ21，ａ
22，ａ23，ａ24が一斉にオフ状態とされる。

【００５９】ここで、各行の読出しが行われている期間
においては、制御信号ａ21（ａ22，ａ23，ａ24）はオン
状態が保持されることにより、オフ状態に変化させた時
に発生するようなリーク電流が抑制される。

【００６０】以上説明したように、本実施の形態２によ
れば、上述した実施の形態１と略同一の効果を得ること
ができる。

【００６１】実施の形態３．図５は本発明の実施の形態
３による平面型Ｘ線固体検出器の構成を示す回路図、図
６及び図７は同平面型Ｘ線固体検出器の動作を説明する
ためのタイムチャート、図８は同平面型Ｘ線固体検出器
の動作を説明するための回路図である。

【００６２】本実施の形態３が上述した実施の形態１と
異なるところは、オフセットを低減させるための調整部
を追加して設けた点である。

【００６３】これ以外は、実施の形態１と略同一である
ので、その説明を簡略にする。

【００６４】図５に示すように、この実施の形態１の平
面型Ｘ線固体検出器（放射線検出器）は、Ｘ線検出部１
Ｂと、読出回路部２Ｂとを備えている。

【００６５】Ｘ線検出部１Ｂは複数の画素３と、信号線
４と、垂直選択線５と、各画素からの出力の調整を行っ
て後述する積分回路におけるオフセットを低減させるた
めの調整部７と、調整部７を制御するための調整部制御
線８とを有している。

【００６６】各画素３は、光電変換素子３１と蓄積容量
部３２と読出用ＴＦＴ３３とを有している。

【００６７】調整部７は各信号線にそれぞれ接続された
調整用薄膜トランジスタ（以下、調整用ＴＦＴとい
う。）７１と調整用ＴＦＴ７１に接続された容量部７２
とを有している。

【００６８】読出回路部２は、読出用ＴＦＴ３３のオン
／オフ動作を行単位で制御するゲートドライバ２１Ｂ
と、調整用ＴＦＴ７１のオン／オフ動作を制御するゲー
トドライバ２２と、積分アンプ２３ａと積分容量部２３
ｂとを有する積分回路２３と、マルチプレクサ２４と、
ゲートドライバ２１，２２やマルチプレクサ２４等読出
回路部２の構成各部を制御するコントロール部２５Ｂと
を有している。

【００６９】コントロール部２５Ｂは、ゲートドライバ
２１Ｂを介して所定の行の読出用ＴＦＴ３３がオンとな
るように制御することで電荷読出を開始させ、読出用Ｔ
ＦＴ３３をオフとすることで電荷読出を休止させる。

【００７０】ここで、コントロール部２５Ｂは、ゲート
ドライバ２１から出力される制御信号ａ31（ａ32，ａ3
3，ａ34）が、オフ電圧Ｖoff からオン電圧Ｖonとなる
ようにして、電荷読出を開始させ、このオン電圧Ｖonを
所定の一定期間ｔa 保持させた後、続く所定の下降期間
ｔb 内で電圧を階段状に降下させてオフ電圧Ｖoff に戻
るようにする（図６参照）。

【００７１】また、例えば制御信号ａ31（ａ32，ａ33，
ａ34）オン電圧とする若干前に、制御信号ｂ3 をオフ電
圧とし、制御信号ａ31（ａ32，ａ33，ａ34）をオフ電圧
としてから若干後に制御信号ｂ3 をオンとするように制
御する。

【００７２】ここで、制御信号ｂ3 についても、オン電
圧Ｖonからオフ電圧Ｖoff に移行させる際には、電圧を
階段状に降下させてオフ電圧Ｖoff とするようにする。

【００７３】また、コントロール部２５Ｂは、調整用Ｔ
ＦＴ７１をオフとした期間を含む期間を除いて、リセッ
ト用制御線６にリセット信号ｒ3 を供給することによっ
て各積分回路２３をリセットする。

【００７４】次にこの平面型Ｘ線固体検出器の動作につ
いて説明する。

【００７５】図６に示すように、ゲートドライバ２１
は、１行目乃至４行目の各読出用ＴＦＴ３３に垂直選択
線５を介して制御信号ａ31（ａ32，ａ33，ａ34）を供給
して、順次オン／オフさせると共に、ゲートドライバ２
２は、調整部制御線７を介して制御信号ｂ3 を供給し
て、各読出用ＴＦＴ３３のオン／オフ状態に対応させて
各調整用ＴＦＴ７１をオン／オフさせる。

【００７６】同図に示すように、まず、コントロール部
２５の制御の下、ゲートドライバ２２が、調整用ＴＦＴ
７１のゲートに接続されている調整部制御線８にオフ電
圧を印加して各調整用ＴＦＴ７１をオフとする。この
時、上述したように電圧を階段状に降下させる。

【００７７】この後、ゲートドライバ２１Ｂが、例え
ば、１行目の垂直選択線５にオン電圧を印加して、この
垂直選択線５に繋がる画素３の読出用ＴＦＴ３３をオン
とする。これによって各画素３の蓄積容量部３２に蓄積
された電荷が読出用ＴＦＴ３３を介して信号線４に流
れ、積分回路２３において読み出される。

【００７８】ゲートドライバ２１Ｂは、所定の読出時間
が経過すると例えば制御信号ａ31を階段状に降下させて
オフ電圧とし、この後、ゲートドライバ２２が、制御信
号ｂ3 にオン電圧を印加して各調整用ＴＦＴ７１をオン
とする。

【００７９】ここで、コントロール部２５Ｂは、リセッ
ト用制御線６にリセット信号ｒ3 を供給して、上記所定
の読出時間の前後の期間において、各積分回路２３をリ
セットする。

【００８０】ところで、各読出用ＴＦＴ３３のゲートと
信号線４との間、調整用ＴＦＴ７１のゲートと信号線４
との間には、図８に示すように、それぞれ、電気的等価
回路としてコンデンサ９１，９２で表される容量部が形
成される。

【００８１】これらコンデンサ９１，９２の容量Ｃgs，
Ｃgs.subが等しい場合には、読出用ＴＥＴ３３のゲート
に与えるゲートオンＶon、ゲートオフ電圧Ｖoff と、調
整用ＴＦＴ６１のゲートに与えるゲートオン電圧Ｖon.s
ub、ゲートオフ電圧Ｖoff.sub とは等しくされる。すな
わち、ゲートオン電圧Ｖon、ゲートオフ電圧Ｖoff は、
それぞれ、（２）式、（３）式によって与えられる。

【００８２】

【数２】 Ｖon＝Ｖon.sub …（２）

【数３】 Ｖoff ＝Ｖoff.sub …（３） または、ゲートオン電圧とゲートオフ電圧との差が等し
くなるようにしても良い。この場合（４）式が成り立
つ。

【００８３】

【数４】 Ｖon−Ｖoff ＝Ｖon.sub−Ｖoff.sub …（４） 図７に示すように、積分アンプ２３ａからの出力波形ｄ
3 は、制御信号ｂ3 がオンからオフになると、調整用Ｔ
ＦＴ７１は信号線４から切り離されて、調整用ＴＦＴ７
１によるオフセットΔＶout.sub 分だけ低下する。

【００８４】この直後に、例えば制御信号ａ31がオフか
らオンになると、読出用ＴＦＴ３３が信号線４に接続さ
れ、出力波形ｄ3 は、オフセットΔＶout.sub と略等し
い読出用ＴＦＴ３３によるオフセットΔＶout 分だけ上
昇し、ここからさらに所定の時定数にしたがって検出信
号Ｖout 分だけ上昇する。

【００８５】この際、オフセットΔＶout は、図８に示
すようなコンデンサ９１の容量Ｃgsと、ゲート電圧差
（Ｖon−Ｖoff ）と、積分回路２３の積分容量部２３ｂ
の容量Ｃout とによって決まり、（５）式によって与え
られる。

【００８６】

【数５】 ΔＶout ＝Ｃgs( Ｖon−Ｖoff ）／Ｃout …（５） 積分回路２３において信号が読み出されると、制御信号
ａ31はオフ電圧とされ、読出用ＴＦＴ３３は信号線４か
ら切り離され、これに伴って出力波形ｄ3 は、オフセッ
トΔＶout 分低下する。

【００８７】この直後に、制御信号ｂ3 がオフからオン
になると、調整用ＴＦＴ７１が信号線４に接続され、出
力波形ｄ3 はオフセットΔＶout.sub 分上昇し、この
後、コントロール部２５Ｂは、リセット用制御線６にリ
セット信号ｒ3 を供給して、出力波形ｄ3 は零レベルと
なる。

【００８８】なお、調整用ＴＦＴ７１におけるオフセッ
トΔＶout-sub は、同図に示すようなコンデンサ９２の
容量Ｃgs.subと、ゲート電圧差（Ｖon.sub−Ｖoff.sub
）と、積分回路２３の積分容量部２３ｂの容量Ｃout
とによって決まり、（６）式によって与えられる。

【００８９】

【数６】 ΔＶout.sub ＝Ｃgs.sub( Ｖon.sub−Ｖoff.sub ）／Ｃout …（６） 以上の動作が２行目以下の読出用ＴＦＴ３３においても
順次実行されて１枚の画像を読み出す。

【００９０】つまり、読出用ＴＦＴは垂直方向走査周期
内に１回オン状態となるのに対して、調整用ＴＦＴは水
平方向走査周期内に１回オン状態となるように駆動され
る。

【００９１】以上説明したように、本実施の形態３によ
れば、上述した実施の形態１と略同一の効果を得ること
ができる。

【００９２】加えて、追加した調整用ＴＦＴ７１と各画
素の読出用ＴＦＴ３３のそれぞれのオフセット電圧が互
いに打ち消しあうことにより、スイッチングによるオフ
セット電圧を低減させることができる。したがって、透
視などの小信号を検出する場合に、積分回路２３のダイ
ナミックレンジを無駄にすることなく、信号を十分に増
幅することができるために、Ｓ／Ｎ比も向上させること
ができる。

【００９３】以上、本発明の実施の形態を詳述してきた
が、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものでは
ない。

【００９４】例えば、上述した実施の形態では、光電変
換素子としてセレンを用いる場合について述べたが、増
感紙とフォトダイオードとの組合せを用いるようにして
も良い。

【００９５】また、実施の形態１では、制御信号を階段
状に下降させる場合について述べたが、図９に示すよう
に、制御信号ａ15を連続的に下降させてオフ電圧に戻す
ようにしても良い。

【００９６】また、実施の形態２では、制御信号ａ21，
ａ22，ａ23，ａ24を一斉にオフ電圧とする際に、オン電
圧からオフ電圧へ一度に下げる場合について述べたが、
階段状に下降させるようにしても良いし、連続的に下降
させてオフ電圧に戻すようにしても良い。

【００９７】また、実施の形態３と実施の形態２とを組
み合わせて実施するようにしても良い。この場合は、画
素の行数と同数行の調整用ＴＦＴ７１がそれぞれ対応さ
せて設けられる。すなわち、例えば４行の画素からなる
ときは、図１０に示すように、１行目（２行目、３行
目、４行目）の垂直選択線５に供給される制御信号ａ41
（ａ42，ａ43，ａ44）がオン電圧とされるのと略同時
に、対応する１行目（２行目、３行目、４行目）の調整
部制御線８に供給される制御信号ｂ41（ｂ42，ｂ43，ｂ
44）がオフ電圧とされ、４行目の垂直選択線５に供給さ
れる制御信号ａ44がオフ電圧とされるのと略同時に制御
信号ｂ41，ｂ42，ｂ43，ｂ44が一斉にオン電圧となるよ
うに制御される。

【００９８】また、実施の形態３では、垂直選択線５を
１本ずつ順次オンとして各行の画素から信号を読み出す
場合について述べたが、同時に２本の垂直選択線５をオ
ンにして、２画素を同時に読み出す駆動を行うように構
成しても良い。

【００９９】また、実施の形態３において、１列の読取
用ＴＦＴ３３（１本の信号線）について２つの調整用Ｔ
ＦＴ７１を設けるようにしても良い。また、この場合、
例えば一方の行の調整用ＴＦＴ７１を１行目及び３行目
の読取用ＴＦＴ３３に対応させて、また、他方の行の調
整用ＴＦＴ７１を２行目及び４行目の読取用ＴＦＴ３３
に対応させて、オン／オフさせるようにしても良い。さ
らに、１行の調整用ＴＦＴ７１のオフ状態の期間を２行
分の読取用ＴＦＴ３３の読出時間を含むように設定し
て、２つの行の調整用ＴＦＴ７１を交互にオン／オフさ
せるようにしても良い。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
リーク電流の発生を抑制することができるので、Ｓ／Ｎ
比を向上させ信号を正確に読み出すことができ、また、
シェーディングも減少させることができる。

【０１０１】また、例えば読出制御手段が、電荷読出手
段のスイッチング素子をオン状態とすると共に調整手段
のスイッチング素子をオフ状態とし、電荷読出手段のス
イッチング素子をオフ状態とすると共に調整手段のスイ
ッチング素子をオン状態とするように構成することによ
って、調整手段と各画素の電荷読出手段とのそれぞれの
オフセット電圧が互いに打ち消しあうことにより、スイ
ッチングによるオフセット電圧を低減させることができ
る。

【０１０２】したがって、例えば、透視などの小信号を
検出する場合に、積分回路のダイナミックレンジを無駄
にすることなく、信号を十分に増幅することができるた
めに、Ｓ／Ｎ比も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による平面型Ｘ線固体検
出器の構成を示す回路図である。

【図２】同平面型Ｘ線固体検出器の動作を説明するため
のタイムチャートである。

【図３】同平面型Ｘ線固体検出器の動作を説明するため
のタイムチャートである。

【図４】本発明の実施の形態２による平面型Ｘ線固体検
出器の動作を説明するためのタイムチャートである。

【図５】本発明の実施の形態３による平面型Ｘ線固体検
出器の構成を示す回路図である。

【図６】同平面型Ｘ線固体検出器の動作を説明するため
のタイムチャートである。

【図７】同平面型Ｘ線固体検出器の動作を説明するため
のタイムチャートである。

【図８】同平面型Ｘ線固体検出器の動作を説明するため
の回路図である。

【図９】本発明の実施の形態１の変形例による平面型Ｘ
線固体検出器の動作を説明するためのタイムチャートで
ある。

【図１０】本発明の実施の形態２の変形例による平面型
Ｘ線固体検出器の動作を説明するためのタイムチャート
である。

【図１１】従来技術を説明するための回路図である。

【図１２】従来技術を説明するためのタイムチャートで
ある。

【図１３】従来技術を説明するためのタイムチャートで
ある。

【図１４】従来技術を説明するための回路図である。

【符号の説明】

１，１Ｂ Ｘ線検出部 ２，２Ｂ 読出回路部 ２１，２１Ｂ ゲートドライバ（読出制御手段、シフト
レジスタ） ２２ ゲートドライバ（読出制御手段） ２３ 積分回路 ２５，２５Ｂ コントロール部（読出制御手段） ３ 画素 ３１ 光電変換素子（電荷変換手段） ３２ 蓄積容量部（電荷蓄積手段） ３３ 読出用ＴＦＴ（電荷読出手段、スイッチング素
子） ７ 調整部（調整手段） ７１ 調整用ＴＦＴ（スイッチング素子）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出面に配列された複数の画素に対応し
   て設けられ、入射した放射線を電荷に変換する電荷変換
   手段と、 前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷変換手
   段により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、 前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出す電荷読出
   手段と、 前記電荷読出手段に前記電荷の読出動作を行わせる制御
   信号を与える読出制御手段とを備えた放射線検出器であ
   って、 前記読出制御手段は、前記制御信号を前記電荷読出手段
   による前記電荷の読出動作を可能とする読出状態から前
   記電荷の読出動作を休止させる非読出状態へと移行させ
   る際には、前記制御信号のレベルを徐々に変化させるこ
   とを特徴とする放射線検出器。
2. 【請求項２】 前記電荷読出手段は、前記制御信号のレ
   ベルに応じて切替動作を行うスイッチング素子を有し、 前記読出制御手段は、前記電荷読出手段に電荷の読出動
   作を開始させる際には前記制御信号を前記スイッチング
   素子がオン状態となるオン電圧に切り替え、前記電荷読
   出手段に電荷の読出動作を休止させる際には、前記制御
   信号のレベルを前記オン電圧から徐々に降下させて前記
   スイッチング素子がオフ状態となるオフ電圧とすること
   を特徴とする請求項１記載の放射線検出器。
3. 【請求項３】 前記読出制御手段は、前記スイッチング
   素子をオフ状態とする際に、前記制御信号のレベルを前
   記オン電圧から前記オフ電圧まで略階段状に降下させる
   ことを特徴とする請求項２記載の放射線検出器。
4. 【請求項４】 前記読出制御手段は、前記スイッチング
   素子をオフ状態とする際に、前記制御信号のレベルを前
   記オン電圧から前記オフ電圧まで連続的に降下させるこ
   とを特徴とする請求項２記載の放射線検出器。
5. 【請求項５】 検出面に配列された複数群の画素に対応
   して設けられ、入射した放射線を電荷に変換する電荷変
   換手段と、 前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷変換手
   段により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、 前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出す電荷読出
   手段と、 前記電荷読出手段に前記電荷の読出動作を行わせる制御
   信号を与える読出制御手段とを備えた放射線検出器であ
   って、 前記読出制御手段は、同一群の画素の前記電荷読出手段
   に対して共通の制御信号を与えると共に、少なくとも所
   定の群の前記電荷読出手段による電荷の読出動作開始か
   ら所定の時間経過後までは複数の前記制御信号を前記電
   荷読出手段による前記電荷の読出動作を可能とする読出
   状態に保持することを特徴とする放射線検出器。
6. 【請求項６】 前記画素は２次元マトリクス状に配置さ
   れ、各画素に対応して前記電荷変換手段、前記電荷蓄積
   手段、及び前記電荷読出手段が設けられ、かつ前記電荷
   読出手段は前記制御信号が所定のオン電圧のときにオン
   状態となり、前記制御信号が所定のオフ電圧のときにオ
   フ状態となるスイッチング素子を有すると共に、 前記読出制御手段は、同一行の画素の前記電荷読出手段
   に対して共通の制御信号を与え、最も遅く電荷の読出動
   作が開始された行の前記電荷読出手段による電荷の読出
   動作開始から所定の時間経過後に、各行の前記電荷読出
   手段に与える各前記制御信号を略同時に前記オフ電圧と
   することによって、各前記電荷読出手段による前記電荷
   の読出動作を休止させることを特徴とする請求項５記載
   の放射線検出器。
7. 【請求項７】 前記読出制御手段は、各行の前記電荷読
   出手段のスイッチング素子をスイッチングする前記制御
   信号を送るシフトレジスタと、各前記制御信号を一斉に
   前記オフ電圧とするリセット手段とを有することを特徴
   とする請求項６記載の放射線検出器。
8. 【請求項８】 検出面に配列された複数の画素に対応し
   て設けられ、入射した放射線を電荷に変換する電荷変換
   手段と、 前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷変換手
   段により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、 前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出すスイッチ
   ング素子を有する電荷読出手段と、 前記電荷読出手段に前記電荷の読出動作を行わせる制御
   信号を与える読出制御手段とを備えた放射線検出器であ
   って、 電荷読出手段による電荷の読出開始から読出休止までの
   期間に対応した所定の期間は前記電荷読出手段の出力側
   に対して非接続とされ、前記所定の期間の始点及び終点
   で接続状態が切り替えられて、前記電荷読出手段の出力
   の調整を行うスイッチング素子を有する調整手段と、 入力側に前記電荷読出手段及び前記調整手段が接続さ
   れ、前記電荷読出手段によって読み出された電荷を積分
   する積分回路とを備え、 前記読出制御手段は、前記電荷読出手段のスイッチング
   素子をオン状態とすることで前記電荷の読出を開始さ
   せ、前記電荷読出手段のスイッチング素子をオフ状態と
   することで前記電荷の読出を休止させ、かつ、前記電荷
   読出手段のスイッチング素子をオン状態とすると共に前
   記調整手段のスイッチング素子をオフ状態とし、電荷読
   出手段をオフ状態とする共に調整手段をオン状態とし、 前記電荷読出手段及び前記調整手段のスイッチング素子
   をオン状態からオフ状態に移行させる際には、前記制御
   信号のレベルを徐々に変化させることを特徴とする放射
   線検出器。
9. 【請求項９】 検出面に配列された複数群の画素に対応
   して設けられ、入射した放射線を電荷に変換する電荷変
   換手段と、 前記電荷変換手段に対応して設けられ、前記電荷変換手
   段により変換された電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、 前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を読み出すスイッチ
   ング素子を有する電荷読出手段と、 前記電荷読出手段に前記電荷の読出動作を行わせる制御
   信号を与える読出制御手段とを備えた放射線検出器であ
   って、 各群の画素に対応して設けられ、電荷読出手段による電
   荷の読出開始から読出休止までの期間に対応した所定の
   期間は前記電荷読出手段の出力側に対して非接続とさ
   れ、前記所定の期間の始点及び終点で接続状態が切り替
   えられて、前記電荷読出手段の出力の調整を行うスイッ
   チング素子を有する調整手段と、 入力側に前記電荷読出手段及び前記調整手段が接続さ
   れ、前記電荷読出手段によって読み出された電荷を積分
   する積分回路とを備え、 前記読出制御手段は、同一群の画素の前記電荷読出手段
   に対して共通の制御信号を与え、少なくとも所定の群の
   前記電荷読出手段のスイッチング素子をオン状態として
   電荷の読出を開始してから所定の時間経過後までは複数
   の前記制御信号を前記電荷読出手段のスイッチング素子
   をオン状態に保持し、 前記電荷読出手段のスイッチング素子をオン状態とする
   と共に対応する群の前記調整手段のスイッチング素子を
   オフ状態とし、電荷読出手段をオフ状態として前記電荷
   の読出を休止させると共にオフ状態とされた複数群の前
   記調整手段をオン状態とすることを特徴とする放射線検
   出器。