JP2005354640A - 撮像装置及び方法 - Google Patents

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朋之 八木
Tadao Endo
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Katsuro Takenaka
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Abstract

【課題】 特別な装置構成を要することなく残像の少ない高画質な動画像、及びノイズや異常画素出力のない高画質な静止画像を実現する。
【解決手段】 センサバイアス源708は、ＭＩＳ光電変換素子702に光電変換に必要な電圧を供給する電源であって、残像を抑えるため後述する静止画用電源Ｖｓ１よりも電圧値が高い動画用電源Ｖｓ２と、動画用電源Ｖｓ２よりも電圧の低い静止画用電源Ｖｓ１と、ＭＩＳ光電変換素子702を前記リフレッシュモードにするための電源Ｖrefとを有しており、動画用、静止画用のそれぞれの撮影に適した電圧に設定する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、光電変換素子及びスイッチング素子を組み合わせてなる複数の画素が２次元的に配置されてなる画素アレイを備え、光源として例えばＸ線発生装置を有する撮像装置及び方法に関する。
近年、半導体技術の進歩により光を電気信号へ変換する光電変換装置を用いたデジタルＸ線撮像装置が実用化されて普及している。
デジタルＸ線撮像装置は、フィルム式よりも優れた感度や画質を有し、またデジタルデータにより画像が保存されるため、撮影後に各種の画像処理を行いより診断しやすい画像に加工できる、画像管理が容易である等の利点がある。また、画像データをネットワークを利用して転送する遠隔診断などの新たな医療サービスが可能である。
これらの利点を持つデジタルＸ線撮像装置を用いれば、診断精度の向上や診断の効率化、新たな医療サービスへの展開など、従来のＸ線撮像装置に比べて質の高い医療サービスを提供することができる。
特開２００３−７８１２４号公報 特開平９−２９３８５０号公報
しかしながら、現在実用化されているアモルファスシリコンプロセスを用いた２次元センサでは、残像が大きいという問題がある。この２次元センサに発生する残像は、アモルファスシリコンを材料として形成された光電変換素子では光応答特性に劣ることに起因するものである。光応答特性とは、図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、パルス状の光601（エネルギー：ｈν）を照射した後、光電変換層602（電源を602、抵抗を605、電圧計を603とする）に光が照射されていない状態において光電変換素子に電荷が発生する現象のことを言う。この電荷の量（電圧値Ｖ）は、図１７（ｃ）のように、時間経過に対し指数関数的に減少することが知られている。
残像を引き起こす原因は、光電変換層内に多量に存在する局在準位によるものと考えられている。光電効果で発生した電荷はこの局在準位にトラップされる。しかしながら、ある一定の確率でトラップされた電荷は局在準位から放出され、伝導電荷として光電変換層を移動する。従って、光電変換によって発生した電荷が、トラップと放出とが繰り返されながら光電変換層を伝導することによって光応答が発生すると考えられる。この光応答のため、静止画では前回撮影した画像が薄く残る現象が見られ、また、動画では動きの速い被写体は像がぶれたような残像が発生する。このような残像が発生すると、臓器など常に動いている部位の診断に用いられる動画撮影において診断の妨げとなるため、動画撮影が可能な２次元センサを実現する上で残像が大きな障害となる。現在のところ、残像をできるだけ小さくすること、即ち光電変換素子の光応答特性を改善する技術が模索されている現況にある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、特別な装置構成を要することなく残像の少ない高画質な動画像、及びノイズや異常画素出力のない高画質な静止画像を実現し、動画像と静止画像を用いたより精度の高い診断が可能となる。また、特別な装置構成を要しないため、従来に比べて安価に撮影装置を提供でき、かつ、動画像撮影と静止画像撮影が１台の装置で可能となることから、例えば当該撮像装置を医療に用いる場合、規模の小さい病院においても動画撮影が可能となるため、多くの患者に質の高い医療を提供でき、病巣の早期発見及び治療に貢献することができる。
本発明の撮像装置は、光を電気信号に変換する光電変換素子と、光電変換素子の電気信号を任意のタイミングで出力することのできるスイッチング素子とを組み合わせてなる複数の画素が２次元的に配置されてなる画素アレイと、前記光電変換素子に電圧を供給する電源とを含み、前記電源は、前記光電変換素子による複数の光電変換動作にそれぞれ適合した各電圧が設定されてなるものである。
本発明の撮像装置の一態様では、前記電源は、静止画撮影に最適化された第１の電圧と、動画撮影に最適化された前記第１の電圧の絶対値よりも高い絶対値をもつ第２の電圧とを選択的に前記光電変換素子に供給する。
本発明の撮像装置の一態様は、前記スイッチング素子から出力される電気信号を前記光電変換アレイに接続された信号線を介して読み取り増幅する増幅手段と、増幅された電気信号をデジタル信号に変換する変換手段と、前記スイッチング素子をオン／オフする制御手段とを更に含む。
本発明の撮像装置の一態様は、Ｘ線の発生源であるＸ線発生装置と、前記変換手段からのデジタル信号に基づいて画像処理を行う画像処理装置と、前記Ｘ線発生装置及び前記画像処理装置を操作制御する制御卓とを更に含む。
本発明の撮像装置の一態様では、前記光電変換素子は、絶縁性の基板上に、第１の電極層と、正負の電荷の両方を遮断する第１の絶縁層と、光量に比例した電荷を生成する光電変換層と、前記光電変換層への正の電荷の流入を遮断するホールブロッキング層と、可視光に対して透明な透明電極層と、第２の電極層とを含むＭＩＳ型光電変換素子である。
本発明の撮像装置の一態様では、絶縁性の基板上に、第１の電極層と、可視光量に比例した電荷を生成する光電変換層と、前記光電変換層への正の電荷の流入を遮断するホールブロッキング層と、前記光電変換層へ負の電荷の流入を遮断するエレクトロンブロッキング層と、可視光に対して透明な透明電極層と、第２の電極層とを含むＰＩＮ型光電変換素子である。
本発明の撮像装置の一態様では、前記スイッチング素子は、絶縁性の基板上に、第３の電極層と、正負の電荷の両方を遮断する第２の絶縁層と、チャネル層と、互いに隣接して形成された第４の電極層及び第５の電極層と、前記第４の電極層及び前記第５の電極層のオーミックコンタクトを確保するための負の導電性を有するコンタクト層とを含み、前記スイッチング素子は、前記ＭＩＳ型光電変換素子と同一プロセスにおいて同時に形成されるものである。
本発明の撮像装置の一態様では、前記画素アレイの前面に、放射線を可視光に変換する波長変換体が設けられている。
本発明の撮像装置の一態様では、前記波長変換体は、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3及びＣｓＩのうちのいずれか１つを主成分とする材料からなる。
本発明の撮像方法は、光を電気信号に変換する光電変換素子と、光電変換素子の電気信号を任意のタイミングで出力することのできるスイッチング素子とを組み合わせてなる複数の画素が２次元的に配置されてなる画素アレイを含む撮像装置を用いた撮像方法であって、前記光電変換素子は複数の光電変換動作が実行自在とされており、前記各光電変換動作にそれぞれ適合する各電圧を前記光電変換素子に供給する。
本発明の撮像方法の一態様では、静止画撮影に最適化された第１の電圧と、動画撮影に最適化された前記第１の電圧よりも高い第２の電圧とを選択的に前記光電変換素子に供給する。
本発明によれば、特別な装置構成を要することなく残像の少ない高画質な動画像、及びノイズや異常画素出力のない高画質な静止画像を実現し、動画像と静止画像を用いたより精度の高い診断が可能となる。また、特別な装置構成を要しないため、従来に比べて安価に撮影装置を提供でき、かつ、動画像撮影と静止画像撮影が１台の装置で可能となることから、例えば当該撮像装置を医療に用いる場合、規模の小さい病院においても動画撮影が可能となるため、多くの患者に質の高い医療を提供でき、病巣の早期発見及び治療に貢献することができる。
光電変換素子の光応答特性は、光電変換素子に印加する電圧を大きくすることで改善することが可能である。これは、電荷の移動度を向上させることにより電荷のトラップされる確率を低くすることを意味する。
しかしながら、光電変換素子に印加する電圧を高くすると光電変換素子の特性上さまざまな不具合が発生する。光電変換素子に印加する電圧を高くした場合、例えばＰＩＮ型光電変換素子においては、暗電流の増加やセンサ側面からのリーク電流が増加する。また、ＭＩＳ型光電変換素子では、N+アモルファスシリコン層からのリーク電流が多くなる。光電変換素子がこのような状態にあるとリーク電流や暗電流の出力が画像に表れ、画像に乱れが生じたり、再現性に乏しい画素出力異常の発生等の画質劣化が引き起こされる。
上記の画素出力異常は、特に光電変換素子に発生する電荷を長時間蓄積する静止画撮影において顕著に見られる。これに対して、このような画質劣化は静止画に比べて動画像撮影ではさほど大きな問題とはならない。これは、動画撮影では、1秒間に数十枚の撮影を行うため光電変換素子に発生する電荷を長時間蓄積するようなことが無いことや、動画像を撮影する一目的が、静止画像のように微妙な陰影から病巣を診断するのではなく、静止画像撮影前のプレビュー的な撮影であったり、臓器の動きから病気を判断することにあるためである。動画像撮影では、むしろ上述の残像発生の方が大きな問題とある。即ち、動画像及び静止画像を共に撮影できるＸ線撮像装置では、残像を軽減するために光電変換素子に印加する電圧が大きいと静止画像における画質が低下してしまう。その一方で、静止画像における画質を優先すると動画像に残像が発生するという進退両難の状況となる。
本発明者は、静止画像撮影と動画像撮影とでは、その問題となる対象が上記のように異なることに鑑み、光電変換素子に電圧を印加するための電源を動画像用及び静止画像用の２系統用意し、静止画像撮影においては光電変換素子に印加する電圧を低く設定して画質の向上を重視し、動画像撮影においては光電変換素子に印加する電圧を静止画像撮影の場合よりも高く設定して残像発生の防止を重視することに想到した。これにより、静止画像撮影及び動画像撮影の特性に適合した有用な撮像が実現することになる。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態によるデジタルＸ線撮像装置の全体構造を示す模式図である。
図１に示すように、Ｘ線源119から照射され、蛍光体101によって人体121を透過したＸ線120を可視光102に変換し、その画像をＦＰＤ112におけるガラス基板上にアモルファスシリコンプロセスを用いて作製される２次元センサ103によって電気信号へ変換する。２次元センサ103は、蛍光体101が発した人体121の情報を担った光を電気信号へと変換、蓄積する光電変換素子と、垂直駆動回路105によって駆動されるスイッチング素子とが２次元的に配置された画素アレイを有によって構成されている。蛍光体101は、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3及びＣｓＩのうちのいずれか１つを主成分とする材料からなる波長変換体としてもよい。
スイッチング素子から出力された電気信号は信号増幅回路104で増幅された後、低ノイズ電源127が設けられた中継基板123を介して、制御基板124へ送られ、Ａ／Ｄコンバータ106でデジタル信号へ変換される。ここで、制御基板124は信号増幅回路104及び垂直駆動回路105へ２次元センサ103を駆動するための制御信号を送る制御用コンピュータ108のほか、２次元センサ103、垂直駆動回路105、信号増幅回路104で必要な電源や後述のセンサバイアス源及びゲートバイアス源等を備えている。電圧を生成するレギュレータ107を内包している。レギュレータ107には電源114が接続されている。
Ａ／Ｄコンバータ106でデジタル信号へ変換された画像データは画像処理装置109に送られ、診断に適した画像に処理されモニター118へ表示される。また、画像は、オペレータの操作によってプリンタ116に出力することもできる。更に、画像データは、コントロールＰＣ111内の記録装置122、外部記録装置117及び病院内ネットワーク126上にある記録装置（不図示）に適宜保存される。
このＸ線像撮影装置の制御は、コントロールＰＣ111によって全て行われ、Ｘ線源119との同期や画像の保存、画像の印刷、病院内ネットワーク126との接続等もこのコントロールＰＣ111で行うことができる。このコントロールＰＣ111では、Ｘ線制御卓115とプログラム／制御ボード110を介して画像処理装置109と通信してＸ線の制御を行うこともできる。制御卓113は、患者IDの登録、撮影部位の情報入力やＸ線源119の設定並びに撮影した画像の画像処理の方法などを入力しコントロールＰＣ111に伝える。更に、ＦＰＤ112の動作状態は動作表示灯125やモニター118によって表示される。
２次元センサ103では、スイッチング素子には例えばＴＦＴ(Thin-Film-Transistor)が用いられ、光電変換素子には例えばＭＩＳ(Metal-Insulator-Semiconductor)型光電変換素子またはＰＩＮ型光電変換素子が用いられる。これらＴＦＴや光電変換素子はアモルファスシリコンプロセスによって作られる。アモルファスシリコンプロセスは、ＴＦＴや光電変換素子などの能動素子を大面積且つ均一に成膜できることが特長である。
図２は、ＭＩＳ型光電変換素子を用いた画素の様子を示す断面図である。
ＴＦＴ219は、ガラス基板201上に、クロム、アルミニウム及びアルミニウムの合金のうちの１つで形成されるゲート電極202と、アモルファスシリコン窒化膜で形成される絶縁膜203と、水素化アモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ：Ｈ)で形成されるチャネル層204と、チャネル層204と金属電極とをオーミックコンタクトをとるためのＮ+アモルファスシリコン層205と、前記金属電極であり、アルミニウムまたはアルミニウムの合金等の金属で形成されるソース電極層206及びドレイン電極層207とを備えて構成される。また、ソース電極層206と接続されるように信号線208が形成されている。
ＭＩＳ型光電変換素子220は、ガラス基板201上にクロム、アルミニウム及びアルミニウムの合金等の金属のうちの１つで形成されるセンサ下部電極209と、ＭＩＳ型光電変換素子220の絶縁層となる窒化シリコン薄膜からなる絶縁層210と、水素化アモルファスシリコンによって形成される可視光を電気信号へ変換する光電変換層211と、光電変換層と電極とのオーミックコンタクトをとり、且つセンサバイアス線214からの正孔の注入をブロックするＮ+型アモルファスシリコン層212と、ＭＩＳ型光電変換素子220に電圧を供給する、ＩＴＯからなる透明電極213と、アルミニウムやクロムで形成されるセンサバイアス線214とを備えて構成される。
ここで、ＴＦＴ219及びＭＩＳ型光電変換素子220は、同一プロセスにおいて同時に形成されるものである。
更に、ＭＩＳ型光電変換素子220及びＴＦＴ219を湿度や異物から保護するための保護層215と、放射線を可視光に変換する蛍光体217と、蛍光体217を接着するための接着層216と、蛍光体217を湿度から保護するための蛍光体保護層218とが設けられている。
図３は、ＭＩＳ型光電変換素子の動作原理を説明するためのエネルギーバンド図である。
図３（ａ）の状態では、ＭＩＳ型光電変換素子のセンサバイアス線側に正の電圧を印加した蓄積動作時（光電変換モード）を示している。光電変換モードでは、光電変換層内で光電効果によって正孔と電子が発生する。正孔は電界によって絶縁層と光電変換層の界面に、電子はＮ+アモルファスシリコン層側へと移動する。このとき、正孔は絶縁層を抜けて移動することができないため、光電変換層―絶縁層界面に蓄積する。よって、光の照射量や時間に比例した電圧がＭＩＳ型光電変換素子に発生する。発生した電圧をＴＦＴによって任意に読み出すことにより画像を得ることができる。
しかしながら、ある一定量の正孔を蓄積すると、図３（ｂ）に示すように、光電変換層−絶縁層界面に蓄積した正孔に起因する電圧と、ＭＩＳ型光電変換素子に印加している電圧が等しくなり、光電変換層に電界が発生しなくなる。この状態では光電変換層で発生した正孔は、光電変換層−絶縁層界面に移動できず電子と再結合し消滅してしまう。このため、光の照射量や時間に比例した電圧が発生しなくなる。
飽和状態になったＭＩＳ型光電変換素子では、光の照射量や時間に比例した電圧が発生しないため、飽和状態のままでは正常なＸ線画像を得ることができない。
再びＭＩＳ型光電変換素子を図３（ａ）の光電変換モードの状態にするためには、センサバイアス線の電圧を図３（ａ）および図３（ｂ）の状態より低い電圧にして、光電変換層−絶縁層界面に蓄積した正孔を掃き出す動作が必要である。この状態をリフレッシュモードという。
このとき掃き出した正孔の量だけ、光電変換モード時に新たに蓄積できるようになる。つまり、リフレッシュ動作時に与えるセンサバイアスをより低く設定することで、多くの光が照射されてもＭＩＳ型光電変換素子が飽和状態になり難くすることができる。
しかしながら、リフレッシュモードから光電変換モードに変わった直後では、リフレッシュ動作時に光電変換素子に注入された電子に起因する電流が流れ、一時的に暗電流が大きくなる。また、光電変換層へ注入される電子の量は、リフレッシュ時のセンサバイアスを低くすればするほど多くなる。よって、リフレッシュモード及び光電変換モードにおけるセンサバイアスは、光電変換素子がデジタルＸ線撮像装置として望まれるダイナミックレンジと暗電流になるように最適化される。
図４は、ＰＩＮ型光電変換素子を用いた画素の様子を示す断面図である。
ＴＦＴ419は、ガラス基板401上にクロム、アルミニウム及びアルミニウムの合金のうちの１つで形成されるゲート電極402と、アモルファスシリコン窒化膜で形成される絶縁膜403と、水素化アモルファスシリコン(ａ−Ｓｉ：Ｈ)で形成されるチャネル層404と、チャネル層404と金属電極とをオーミックコンタクトをとるための負の導電性を持つＮ+アモルファスシリコン層405と、前記金属電極であり、アルミニウムまたはアルミニウムの合金等の金属で形成されるソース電極406及びドレイン電極407とを備えて構成されている。また、ソース電極層406と接続されるように信号線408が形成されている。
ＰＩＮ型光電変換素子420は、アルミニウムまたはアルミニウムの合金で形成されるセンサ下部電極層409と、センサ下部電極層409から光電変換層411へ正孔の注入を阻止するため負の導電性を持つＮ+アモルファスシリコン層410と、水素化アモルファスシリコンからなる蛍光体から発する可視光を電気信号に変換する光電変換層411と、センサバイアス線414及び透明電極層413から光電変換層411への電子の注入を阻止する正の導電性をもつＰ+型アモルファスシリコン層412と、ＰＩＮ型光電変換素子420に電圧を供給するためのアルミニウムやアルミニウム合金からなるセンサバイアス線414と、ＩＴＯなどの透明電極材料で形成される透明電極層413を備えて構成されている。
ここで、ＰＩＮ型光電変換素子420の構造は上記の構造に限らず、センサ下部電極層409上に、電子の注入を阻止するため負の導電性を持つＰ+アモルファスシリコン層を形成し、光電変換層上部に光電変換層へのホールの注入を阻止する正の導電性をもつＮ+型アモルファスシリコン層を形成した、ＮＩＰ型光電変換素子であってもよい。
この光電変換素子を用いた場合、ＴＦＴはチャネル層とドレイン・ソース電極とのオーミックコンタクトをＰ+アモルファスシリコン層でとる。
更に、ＰＩＮ型光電変換素子420及びＴＦＴ419を湿度や異物から保護するための保護層415と、放射線を可視光に変換する蛍光体417と、蛍光体417を接着するための接着層416と、蛍光体417を湿度から保護するための蛍光体保護層418とが設けられている。
図５は、ＰＩＮ型光電変換部の動作原理を示す模式図である。
図５（ａ），（ｂ）では、Ｐ+アモルファスシリコン層に負の電圧を印加した状態、またはＮ+アモルファスシリコン層に正の電圧を印加した状態のＰＩＮ型光電変換層のバンドダイアグラムを示している。
図５（ａ）の状態では、ＰＩＮ型光電変換部の両端に印加される電圧によってＰ+アモルファスシリコン層側の電極からは電子が、Ｎ+アモルファスシリコン層側の電極からは正孔がそれぞれ注入される。しかしながら正孔はＮ+アモルファスシリコンで、電子はＰ+アモルファスシリコン内でそれぞれ再結合してしまうため、光電変換層を通って対極へと流れることができない。従って、この状態ではＰＩＮ型光電変換素子は電流を流さない。しかしながら、光電変換層にトラップされている電荷が熱的に放出され、ＰＩＮ型光電変換素子に印加されている電圧によって光電変換層の外へと流れ出るため、光電変換で発生する電流より微量ではあるが暗電流が流れる。
図５（ｂ）では、図５（ａ）の状態にあるＰＩＮ型光電変換素子に光を照射した状態を示している。光が照射されると、光電変換層では電子・正孔対が発生し、光電変換層にかかっている電圧によって電子はＮ+アモルファスシリコン層へ、正孔はＰ+アモルファスシリコン層へそれぞれドリフトする。このとき、光電変換層を移動する時間を電子及び正孔の寿命より十分短くなるようＰＩＮ型光電変換部に印加する電圧を設定することにより、光量に比例した電流を得ることができる。また、ＰＩＮ型光電変換素子では、光電変換素子内の電荷を読み出す際、ＭＩＳ型光電変換素子のように絶縁膜を有しないため、光電変換素子内の電荷は、光電変換素子外掃き出されるためリフレッシュ動作が不要である。
以上の原理に基づき、光電変換素子は光に応じた電気信号を蓄積することができる。
ＭＩＳ型光電変換素子、ＰＩＮ型光電変換素子を用いたデジタルＸ線撮像装置では、光電変換素子内で発生する暗電流によるオフセット成分や、信号増幅回路のゲインバラツキなどの画像違和感を引き起こす成分が発生する。これらの成分はコントロールPC111内の画像処理装置よってあらかじめ用意した補正用画像や各種補間処理によって補正されるため、保存される診断画像には表示されない。
図６は、第１の実施形態によるＸ線撮像装置の主要構成である２次元センサ及びその周辺構成において、１つの光電変換素子のみについて示す等価回路図である。
この２次元センサ（図１の２次元センサ103に相当する：但し、図６の例では１つの光電変換素子のみ）は、動画像及び静止画像を選択的に撮影可能なものであり、人体の情報を担ったＸ線を照射された蛍光体により発せられる可視光を電気信号に変換するＭＩＳ型光電変換素子702と、ＭＩＳ型光電変換素子702で蓄積した電荷を任意のタイミングで出力する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）701と、センサバイアス源708と、ゲートバイアス源709と、ＭＩＳ光電変換素子702の一方の電極とセンサバイアス源708とを接続するセンサバイアス線705と、ＴＦＴ701のゲートとゲートバイアス源709とを接続するゲート線704と、図２で示したＴＦＴ701のソース電極206と信号増幅回路706を接続する信号線703とを備えて構成されている。
センサバイアス源708は、ＭＩＳ光電変換素子702に光電変換に必要な電圧を供給する電源であって、残像を抑えるため後述する静止画用電源Ｖｓ１よりも電圧値が高い動画用電源Ｖｓ２と、動画用電源Ｖｓ２よりも電圧の低い静止画用電源Ｖｓ１と、ＭＩＳ光電変換素子702を前記リフレッシュモードにするための電源Ｖrefとを有しており、更に静止画用電源Ｖｓ１または動画用電源Ｖｓ２と、電源Ｖrefとを選択的に切り替えるためのスイッチ708aと、スイッチ708aを静止画用電源Ｖｓ１または動画用電源Ｖｓ２にオンにした状態で静止画用電源Ｖｓ１と動画用電源Ｖｓ２とを選択的に切り替えるためのスイッチ708bとを備えて構成されている。
ゲートバイアス源709は、ＴＦＴ701をオン／オフするための電源であり、ＴＦＴ701をオンするための電源Ｖcomと、ＴＦＴ701をオフするための電源Ｖssとを備えて構成されている。
そして、この２次元センサには、ＴＦＴ701から出力される電荷を蓄積する容量Ｃｆを有してＴＦＴ701からの信号を増幅する信号増幅回路706と、信号増幅回路706の基準電源であって、且つＭＩＳ型光電変換素子702を前記リフレッシュモードにするための電源Ｖｒ２及び読み出し時の基準電源である電源Ｖｒ１とを有するアンプ（Ａｍｐ）基準電源707とが接続されている。
なお、図６では便宜上、蛍光体は図示していないが、図２のようにＭＩＳ型光電変換素子702上に蛍光体が設けられているものとする。
図７は、図６に示した画素を３×３画素のマトリクス状に配置した様子を示す模式図である。
図７において、各ＭＩＳ光電変換素子702をＳｍｎ（ｍ，ｎ＝１〜３）と、各ＴＦＴ701をＴｍｎ（ｍ，ｎ＝１〜３）と示している。２次元センサ801（図１の２次元センサ103に相当する：但し、図７の例では９つの画素のみ）は、ＭＩＳ光電変換素子702及びＴＦＴ701がＳｍｎ及びＴｍｎとして配列してなる画素が複数個（図示の例では９個）マトリクス状に配置されてなる画素アレイ811と、上述したセンサバイアス源708と、ゲートバイアス源709と、垂直駆動回路805と、各ＭＩＳ光電変換素子702の一方の電極とセンサバイアス源708とを接続する各センサバイアス線705と、各ＴＦＴ701のゲートとゲートバイアス源709とを接続する各ゲート線704と、図２で示した各ＴＦＴ701のソース電極206と信号増幅回路706の各増幅器、ここではＡＭＰ１〜ＡＭＰ３とを接続する各信号線703とを備えて構成されている。
垂直駆動回路805は、ゲートバイアス源709から供給されるＶcom，Ｖssの各電圧をゲート線704に供給するものであり、３本のゲート線704に順次任意の幅の電圧パルス波形を出力することができる。
サンプルホールド回路806は、マルチプレクサ802によって選択されるまでの間、信号増幅回路706のＡＭＰ１〜ＡＭＰ３から出力される電気信号をサンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３によりそれぞれ保持する回路である。マルチプレクサ802は、上述サンプルホールド回路806に蓄積された電気信号をCLK信号と制御信号MUXとによって時系列的に出力するものである。このマルチプレクサ802から出力された電気信号はバッファアンプ803を介してＡ／Ｄコンバータ804に出力され、Ａ/Ｄコンバータ804によってデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は図１に示された画像処理装置109へ送られて画像データとして処理される。なお、図７において、２次元センサ801では、ゲート線704を左右の画素で、信号線703を上下でそれぞれ共有し、センサバイアス線705を全ての画素で共有している。
図８は、第１の実施形態における２次元センサの動画撮影時の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
以下、図７及び図８を用いて本実施形態におけるセンサ駆動方法について説明する。ここで、図８では、Ｘ線照射の有無を制御名Ｘ-Ｒａｙで示しており、直流的に照射することとしている。
本実施形態の動画撮影では、横１ライン毎にＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷の転送を行う準備段階の動作であるリセット動作と、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した画像情報を担った信号を信号増幅回路706に転送する信号転送動作と、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を掃き出すリフレッシュ動作の３つの動作を順次行うことで横１ラインの画像情報を得る。
ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を読み出すには、まず、制御信号ＲＣをHi（高値）にして全ての信号増幅回路の容量Ｃｆをリセットする。このリセット動作によって、容量Ｃｆの両端に発生する電圧差をリセットし、信号増幅回路の出力を揃える。また、ゲート線等の電位変動の影響により不安定になっている信号線電位をＡｍｐ基準電源の電圧にする。
このリセット動作により、信号増幅回路や信号線を信号転送に適した状態にし、ＭＩＳ型光電変換素子が蓄積している電気信号以外の不要な信号が読み取られることを防止する。このとき、Ａｍｐ基準電源は、信号増幅に最適な電圧＝Ｖｒ１を出力するように制御信号ＶｒはLo（低値）となる。十分な時間、容量Ｃｆをリセットしたならば、制御信号ＲＣをLoにしてリセットを終了して信号転送動作に移る。
ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を転送する信号転送動作では、まず、垂直駆動回路805によって、1本のゲート線をＶssからＶcomへ切り替えてＴＦＴをオンする。ＴＦＴがオンすると、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積された電荷が各信号増幅回路の容量Ｃｆへと転送される。
図７に示したように、各画素は横の画素とゲート線を共有しており、例えば、Ｖg１の電圧がＶcomとなると、ＴＦＴ701のＴ11〜Ｔ13がオンし、ＭＩＳ型光電変換素子702のＳ11〜Ｓ13に蓄積していた電荷が信号増幅回路706のＡＭＰ１〜ＡＭＰ３へ転送される。即ち、横１ライン分の画像信号が読み取られる。
電荷が十分転送されるまでＴＦＴをオンした後、ゲート線に印加する電圧をＶssに切り替えてＴＦＴをオフして信号の転送を終了する。ここで、ＴＦＴをオンする時間は、ＭＩＳ型光電変換素子の容量やＴＦＴのオン特性、Ｖcomの電圧値を考慮し、十分電荷を転送できる時間に設定される。
次に、制御信号ＳＨをHiにして、サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３にそれぞれ接続されているＡＭＰ１〜ＡＭＰ３の出力をサンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送する。制御信号SHは、各ＡＭＰが出力している電圧をサンプルホールド容量へ十分転送するまでの間Hiとなり、転送が完了した後にLoにする。サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送された電気信号は、次（下）のラインの信号転送期間中にマルチプレクサによって時系列的に読み出される。
信号転送動作が終了した後、リフレッシュ動作に移り、ＭＩＳ型光電変換素子をリフレッシュモードにする。ＭＩＳ型光電変換素子を図３で示したリフレッシュモードにするため、制御信号ＶrをHiにしてＡｍｐ基準電源を切り替える。それと同時に制御信号ＲＣをHiにして、リセット状態にすることで信号線電位をＶｒ２にする。この動作に合わせて、垂直駆動回路によって既に信号を読み出したＴＦＴを再びオンすることにより、信号線の電位とＭＩＳ型光電変換素子のセンサ下部電極層209（図２に示す）が同電位となる。Ｖｒ２は、読み出し動作時のＶｒ１よりも高い電圧であるため、このときのＭＩＳ型光電変換素子のバンドダイアグラムは、図３に示したＭＩＳ型光電変換素子ではリフレッシュモードとなる。
ＭＩＳ型光電変換素子のリフレッシュに必要な時間が経過した後、制御信号ＶｒをLoにしてＡｍｐ基準電源の出力電圧をＶｒ１へと切り替える。この動作によって、ＭＩＳ型光電変換素子のセンサ下部電極層209はＶｒ１と同電位となり、蓄積モードとなる。このとき、リフレッシュモード時に流入した電子に起因する電流が発生するので、制御信号ＶｒをLoにした後、しばらくの間ＴＦＴをオンし続け、電流が小さくなった後にＴＦＴをオフする。
以上の動作によって、横１ラインの信号転送及び画素のリフレッシュが完了する。全ての画素の信号を転送するには、図８のように、各Rowについて、リセット動作、信号転送動作及びリフレッシュ動作を行えばよい。更に、動画像を得るためには、上記の動作を繰り返し行えばよい。この動画撮影時には、制御信号VSC1をHi、VSC2をHiに固定することで静止画撮影よりも高い電圧であるＶｓ２がＭＩＳ型光電変換素子に印加され、ＭＩＳ型光電変換素子を動画撮影に最適な残像が少ない状態にする。
ここで、以上に示したタイミング及び電圧は、必要な動画撮影のフレーム数、ＴＦＴ及びＭＩＳ型光電変換素子の耐圧や特性に合わせて最適化された数値を用いることとする。
図９は、本実施形態の主要構成要素である２次元センサにおいて、静止画撮影を行う際の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
本実施形態において、動画撮影から静止画撮影への切り替えでは、特別な回路の変更を行うことなく、駆動タイミングの変更のみで行うことができ、動画撮影において撮影部位の特定及びポジショニングし、即座に静止画撮影を行うといった使用が可能である。
本実施形態の静止画撮影では、ＭＩＳ型光電変換素子のリフレッシュ動作、蓄積動作、読み出し動作の３つの動作によって、静止画像を取得する。
静止画像を撮影するには、まず、センサバイアス源を用いてＭＩＳ型光電変換素子のリフレッシュを行う。ここで、センサバイアス源を用いてＭＩＳ型光電変換素子をリフレッシュする理由は、静止画に必要とされる大きなダイナミックレンジを確保するためである。
まず、制御信号VSC1をLoにしてセンサバイアス線にリフレッシュに最適な電圧Ｖrefを供給する。このとき、ＭＩＳ型光電変換素子のセンサバイアス線側のポテンシャルとセンサ下部電極209のポテンシャルとが同時に上がってしまうためリフレッシュモードとならない。
リフレッシュモードにするためには、更に垂直駆動回路805によってゲート線にＶcomを供給してＴＦＴをオンさせ、センサ下電極209の電位をＶｒ１にする。このとき、制御信号RCをHi、制御信号ＶｒをLoにして信号線の電位をＶｒ１にする。ここで、各画素のＴＦＴをオンする方法としては、図９のように１ライン毎に行う方法と、全てのＴＦＴを一斉に開ける方法とがあるが、どちらであっても構わない。
全ての画素をリフレッシュモードにした後、ＴＦＴをオフし、制御信号VSC1をHiにして光電変換モードに最適な電圧Ｖｓ１をセンサに出力する。このとき、制御信号VSC2をLoにして電圧Ｖｓ１が出力されるようにする。このとき、前述のリフレッシュ動作のように、センサバイアス線に印加した電圧を変化させただけでは、ＭＩＳ型光電変換素子は光電変換モードに切替わらないので、垂直駆動回路によってＴＦＴをオンさせる。全ての画素を光電変換モードにすることでリフレッシュ動作が完了する。
リフレッシュ動作を終了した後、蓄積動作に移る。
２次元センサが蓄積動作に移ると、制御卓113、動作表示灯125またはモニター118にＸ線が曝射可能であることがオペレータに知らされる。
オペレータによってＸ線曝射スイッチが押され、Ｘ線の曝射が開始し、撮影する部位や線量に応じて必要な時間だけＸ線が照射される。照射量はプログラム／制御ボード110が管理し最適な照射量となった段階でＸ線の照射を終了する。Ｘ線の撮影が終了すると同時にＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した人体の情報を担った電荷を転送する読み出し動作を行う。読み出し動作は、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を転送する準備であるリセット動作と、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を信号増幅回路に転送する信号転送動作との２つの動作から構成される。
まず、制御信号ＲＣをHiにして全ての信号増幅回路の容量Ｃｆをリセットする。このリセット動作により、信号増幅回路や信号線に信号を転送するのに最適な状態にし、蓄積動作時にＣｆが蓄積する人体の情報とは無関係の信号が読み取られることを防止する。更に、ゲート線等の電位変動の影響により不安定となっている信号線電位をＡｍｐ基準電源の電圧とする。
このリセット動作によって、信号増幅回路や信号線を信号転送に適した状態にする。このとき、Ａｍｐ基準電源はＶｒ１となるよう制御信号ＶｒをLoにする。十分な時間リセットしたならば、制御信号ＲＣをLoにしてリセットを終了する。
ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を転送する信号転送動作は、まず、垂直駆動回路805によって、ゲート線をＶssからＶcomへ切り替えてＴＦＴをオンする。ＴＦＴがオンすると、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積された電荷が各信号増幅回路のＣｆへと転送される。
図７に示したように、各画素は横の画素とゲート線を共有しており、例えば、Ｖg１の電圧がＶcomとなると、ＴＦＴ701のＴ11〜Ｔ13がオンし、ＭＩＳ型光電変換素子702のＳ11〜Ｓ13に蓄積していた電荷が信号増幅回路706のＡＭＰ１〜ＡＭＰ３へ転送される。
電荷が十分転送されるまでＴＦＴをオンした後、ゲート線に印加する電圧をＶssに切り替えてＴＦＴをオフして信号の転送を終了する。ここで、ＴＦＴをオンする時間は、ＭＩＳ型光電変換素子の容量やＴＦＴのオン特性、Ｖcomの電圧を考慮し、十分電荷を転送できる時間に設定される。
次に、制御信号ＳＨをHiにして、サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３にそれぞれ接続されているＡＭＰ１〜ＡＭＰ３の出力をサンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送する。制御信号SHは、各ＡＭＰが出力している電圧をサンプルホールド容量へ十分転送するまでの間Hiとなり、転送が完了した後にLoにする。サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送された電気信号は、次（下）のラインの信号転送期間中にマルチプレクサによって時系列的に読み出される。
以上の動作を全てのラインに対し行うことにより、全ての画素に蓄積した電気信号を転送することができる。この静止画撮影時には、制御信号VSC2をLoにして、動画画撮影よりも低い電圧であるＶｓ２がＭＩＳ型光電変換素子に印加される。これにより、ＭＩＳ型光電変換素子の暗電流の増加や微小リークによる異常画素の発生を抑制して、高画質な静止画が撮影できる状態にする。
以上に示したタイミング及び電圧は、必要な動画撮影のフレーム数や、ＴＦＴ及びＭＩＳ型光電変換素子の耐圧や特性に合わせて最適化された数値を用いることとする。また、リフレッシュ動作時と蓄積動作時の間にマルチプレクサを動作させない読み出し動作を行っても構わない。この動作を行うことでリフレッシュ動作直後に発生する暗電流を画像信号に含まれないようにすることができる。
また、本実施形態では３×３画素の２次元センサについて説明したが、本発明は勿論これに限ることなく、更に多数の画素がマトリクス状に配置されたものも対象とする。
更に本実施形態の動画撮影においては、Ｘ線が常に照射され続ける場合を例示したが、２次元センサの駆動に同期してパルス状のＸ線照射であっても構わない。この場合、Ｘ線の照射は信号転送動作時のみ２次元センサへ照射される。
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態によるＸ線撮像装置の主要構成である２次元センサ及びその周辺構成において、１つの光電変換素子のみについて示す等価回路図である。
この２次元センサは、動画像及び静止画像を選択的に撮影可能なものであり、人体の情報を担ったＸ線を照射された蛍光体により発せられる可視光を電気信号に変換するＭＩＳ型光電変換素子702と、ＭＩＳ型光電変換素子702で蓄積した電荷を任意のタイミングで出力する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）701と、センサバイアス源708と、ゲートバイアス源1101と、ＴＦＴ701のゲートとゲートバイアス源709とを接続するゲート線704と、図２で示したＴＦＴ701のソース電極206と信号増幅回路706を接続する信号線703とを備えて構成されている。
センサバイアス源708は、第１の実施形態の図６と同様に、ＭＩＳ光電変換素子702に光電変換に必要な電圧を供給する電源であって、動画用電源Ｖｓ２と、動画用電源Ｖｓ２よりも電圧の低い静止画用電源Ｖｓ１と、ＭＩＳ光電変換素子702を前記リフレッシュモードにするための電源Ｖrefとを有しており、更に静止画用電源Ｖｓ１または動画用電源Ｖｓ２と、電源Ｖrefとを選択的に切り替えるためのスイッチ708aと、スイッチ708aを静止画用電源Ｖｓ１または動画用電源Ｖｓ２にオンにした状態で静止画用電源Ｖｓ１と動画用電源Ｖｓ２とを選択的に切り替えるためのスイッチ708bとを備えて構成されている。
ゲートバイアス源1101は、ＴＦＴ701をオン／オフするための電源であり、ＴＦＴ701をオンするための電源Ｖcomと、ＴＦＴ701をオフするための電源Ｖssと、ＭＩＳ型光電変換素子702をリフレッシュモードにするための電源Vcom２とを備えて構成されている。
そして、この２次元センサには、ＴＦＴ701から出力される電荷を蓄積する容量Ｃｆを有してＴＦＴ701からの信号を増幅する信号増幅回路706と、信号増幅回路の基準電源であって、読み出し時の基準電源である電源Ｖｒ１を有するアンプ（Ａｍｐ）基準電源1102とが接続されている。
なお、図１０では便宜上、蛍光体は図示していないが、図２のようにＭＩＳ型光電変換素子702上に蛍光体が設けられているものとする。
図１１は、図１０に示した画素を３×３画素のマトリクス状に配置した様子を示す模式図である。
図１１では、第１の実施形態の図６と同様に、各ＭＩＳ光電変換素子702をＳｍｎ（ｍ，ｎ＝１〜３）と、各ＴＦＴ701をＴｍｎ（ｍ，ｎ＝１〜３）と示している。２次元センサ1103は、ＭＩＳ光電変換素子702及びＴＦＴ701がＳｍｎ及びＴｍｎとして配列してなる画素が９個マトリクス状に配置されてなる画素アレイ811と、上述したセンサバイアス源708と、ゲートバイアス源1101と、垂直駆動回路805と、各ＭＩＳ光電変換素子702の一方の電極とセンサバイアス源708とを接続する各センサバイアス線705と、各ＴＦＴ701のゲートとゲートバイアス源1101とを接続する各ゲート線704と、図２で示した各ＴＦＴ701のソース電極206と信号増幅回路706の各増幅器、ここではＡＭＰ１〜ＡＭＰ３とを接続する各信号線703とを備えて構成されている。
垂直駆動回路805は、ゲートバイアス源1101から供給されるＶcom，Ｖssの各電圧をゲート線704に供給するものであり、３本のゲート線704に順次任意の幅の電圧パルス波形を出力することができる。
サンプルホールド回路806は、マルチプレクサ802によって選択されるまでの間、信号増幅回路706のＡＭＰ１〜ＡＭＰ３から出力される電気信号をサンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３によりそれぞれ保持する回路である。マルチプレクサ802は、上述サンプルホールド回路806に蓄積された電気信号をCLK信号と制御信号MUXとによって時系列的に出力するものである。このマルチプレクサ802から出力された電気信号はバッファアンプ803を介してＡ／Ｄコンバータ804によってデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は図１に示された画像処理装置109へ送られて画像データとして処理される。なお、図１１において、２次元センサ1103では、ゲート線704を左右の画素で、信号線703を上下でそれぞれ共有し、センサバイアス線705を全ての画素で共有している。
図１２は、第２の実施形態における２次元センサの動画撮影時の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
以下、図１１及び図１２を用いて本実施形態におけるセンサ駆動方法について説明する。ここで、図１２では、Ｘ線照射の有無を制御名Ｘ-Ｒａｙで示しており、直流的に照射することとしている。
本実施形態の動画撮影では、横１ライン毎にＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷の転送を行う準備段階の動作であるリセット動作と、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した画像情報を担った信号を信号増幅回路706に転送する信号転送動作と、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を掃き出すリフレッシュ動作と、の３つの動作を順次行うことで横１ラインの画像情報を得る。
ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を読み出すには、まず、制御信号ＲＣをHi（高値）にして全ての信号増幅回路の容量Ｃｆをリセットする。このリセット動作によって、容量Ｃｆの両端に発生する電圧をリセットし、信号増幅回路の出力を揃える。また、ゲート線等の電位変動の影響により不安定になっている信号線電位をＡｍｐ基準電源の電圧にする。
このリセット動作により、信号増幅回路や信号線を信号を転送するために最適な状態とし、画質を向上させることができる。十分な時間、容量Ｃｆをリセットしたならば、制御信号ＲＣをLoにしてリセットを終了して信号転送動作に移る。
ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を転送する信号転送動作では、まず、垂直駆動回路805によって、1本のゲート線をＶssからＶcomへ切り替えてＴＦＴをオンする。ＴＦＴがオンすると、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積された電荷が各信号増幅回路の容量Ｃｆへと転送される。このとき、制御信号VGCをLoにして、ゲートバイアス源1101が垂直駆動回路805へＶcom１の電圧が供給するように制御される。
図１１に示したように、各画素は横の画素とゲート線を共有しており、例えば、Ｖg１の電圧がＶcomとなると、ＴＦＴ701のＴ11〜Ｔ13がオンし、ＭＩＳ型光電変換素子702のＳ11〜Ｓ13に蓄積していた電荷が信号増幅回路706のＡＭＰ１〜ＡＭＰ３へ転送される。即ち、横１ライン分の画像信号が読み取られる。
電荷が十分転送されるまでＴＦＴをオンした後、ゲート線に印加する電圧をＶssに切り替えてＴＦＴをオフして信号の転送を終了する。ここで、ＴＦＴをオンする時間は、ＭＩＳ型光電変換素子の容量やＴＦＴのオン特性、Ｖcom１の電圧値を考慮し、十分電荷を転送できる時間に設定される。
次に、制御信号ＳＨをHiにして、サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３にそれぞれ接続されているＡＭＰ１〜ＡＭＰ３の出力をサンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送する。制御信号SHは、各ＡＭＰが出力している電圧をサンプルホールド容量へ十分転送するまでの間Hiとなり、転送が完了した後にLoにする。サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送された電気信号は、次（下）のラインの信号転送期間中にマルチプレクサによって時系列的に読み出される。
信号転送動作が終了した後、リフレッシュ動作に移り、ＭＩＳ型光電変換素子をリフレッシュモードにする。ＭＩＳ型光電変換素子を図３で示したリフレッシュモードにするため、制御信号VGCをHiにしてゲートバイアス源1101から出力される電圧をＶcom２へと切り替える。
その直後に、制御信号ＲＣをHiにして、信号増幅回路706をリセット状態にし、同時に垂直駆動回路805によりゲート線704にＶcom２の電圧を供給する。ゲート線704にＶcom２が供給された瞬間、図１０に示したＴＦＴのゲート電極とドレイン電極で形成される容量Ｃgdにより、ＭＩＳ型光電変換素子702のセンサ下部電極209のポテンシャルが低下する方へ振られ、ＭＩＳ型光電変換素子702はリフレッシュモードとなる。
ＭＩＳ型光電変換素子のリフレッシュは、ＴＦＴがオンしてセンサ下部電極209のポテンシャルがＶＲ１と同じになった段階で終了する。リフレッシュ直後は、ＭＩＳ型光電変換素子に流入した電子に起因する電流が発生するので、しばらくの間ＴＦＴをオンし続け、電流が小さくなった後にＴＦＴをオフする。
以上の動作によって、横１ラインの信号転送及びリフレッシュが完了する。全ての画素の信号を転送するには、上記の動作を繰り返せばよい。この動画撮影時には、制御信号VSC1をHiに、VSC2をHiに固定することにより、静止画撮影よりも高い電圧であるＶｓ２がＭＩＳ型光電変換素子に印加され、ＭＩＳ型光電変換素子を動画撮影に最適な残像が少ない状態にする。
ここで、以上に示したタイミング及び電圧は、必要な動画撮影のフレーム数、ＴＦＴ及びＭＩＳ型光電変換素子の耐圧や特性に合わせて最適化された数値を用いることとする。
本実施形態の動画駆動におけるリフレッシュ動作は、ＴＦＴに形成される容量と、ＴＦＴのゲート電圧の電位変動によってＭＩＳ型光電変換素子をリフレッシュするものである。従って、ダイナミックレンジを大きくするためにＶcom２の電圧をできるだけ高くするか、Ｖcom２とＶssとの電位差が大きくなるように設定することが望ましい。一方、信号転送時も同様に、ＴＦＴのオンのときにセンサ下部電極209が振られるため、Ｖcom１の電圧はなるべく低い値が望ましい。
図１３は、本実施形態の主要構成要素である２次元センサにおいて、静止画撮影を行う際の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
本実施形態において、動画撮影から静止画撮影への切り替えでは、特別な回路の変更を行うことなく、駆動タイミングの変更のみで行うことができ、動画撮影において撮影部位の特定及びポジショニングし、即座に静止画撮影を行うといった使用が可能である。
本実施形態の静止画撮影では、ＭＩＳ型光電変換素子のリフレッシュ動作、蓄積動作、読み出し動作の３つの動作によって、静止画像を取得する。
静止画像を撮影するには、まず、センサバイアス源を用いてＭＩＳ型光電変換素子のリフレッシュを行う。ここで、センサバイアス源を用いてＭＩＳ型光電変換素子をリフレッシュする理由は、静止画に必要とされる大きなダイナミックレンジを確保するためである。
まず、制御信号VSC1をLoにしてセンサバイアス線にリフレッシュに最適な電圧Ｖrefを供給する。このとき、ＭＩＳ型光電変換素子のバンドダイアグラムはセンサバイアス線側のポテンシャルとセンサ下部電極209のポテンシャルとが同時に上がるためリフレッシュモードとならない。
リフレッシュモードにするためには、更に垂直駆動回路805によってゲート線にＶcom１を供給しＴＦＴをオンさせ、センサ下電極209の電位をＶｒ１にする。このとき、制御信号RCをHi,制御信号VrをLoとして信号線の電位をＶｒ１にするように制御する。このリフレッシュ動作で、各画素のＴＦＴをオンする方法は、図１３のように１ラインごとに行う方法と、全てのＴＦＴを一斉に開ける方法とがあるが、どちらであっても構わない。
全ての画素をリフレッシュモードにした後、ＴＦＴをオフする。その後、制御信号VSC1をHiにして光電変換モードに最適な電圧Ｖｓ１をセンサに出力する。このとき、制御信号VSC2をLoにして電圧Ｖｓ１が出力されるようにする。このとき、前述のリフレッシュ動作のように、センサバイアス線に印加した電圧を変化させただけでは、ＭＩＳ型光電変換素子は光電変換モードに切替わらないので、垂直駆動回路によってＴＦＴをオンさせる。ＴＦＴがオンすると、ＭＩＳ型光電変換素子のセンサ下部電極の電位がＶｒ１となり、ＭＩＳ型光電変換素子は光電変換モードとなる。全ての画素を光電変換モードにすることにより、リフレッシュ動作が完了する。
リフレッシュ動作が終了した後、蓄積動作に移る。
２次元センサが蓄積動作に移ると、制御卓113、動作表示灯125またはモニター118にＸ線が曝射可能であることがオペレータに知らされる。
オペレータによってＸ線曝射スイッチが押され、Ｘ線の曝射が開始し、撮影する部位や線量に応じて必要な時間だけＸ線が照射される。照射量はプログラム／制御ボード110が管理し最適な照射量となった段階でＸ線の照射を終了する。Ｘ線の撮影が終了すると同時に、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した人体の情報を担った電荷を転送する読み出し動作を行う。
ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を読み出すには、まず、制御信号RCをHiにして全ての信号増幅回路の容量Ｃｆをリセットする。リセット動作によって、容量Ｃｆに蓄積した不要な電荷をリセットし、信号増幅回路の出力を揃える。また、ゲート線等の電位変動の影響により不安定になっている信号線電位をＡｍｐ基準電源の電圧とする。
このリセット動作によって、信号増幅回路や信号線に信号を転送するのに最適な状態とし、蓄積動作時に容量Ｃｆが蓄積する人体の情報とは無関係の信号が読み取られることを防止する。
ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積した電荷を転送する信号転送動作は、まず、垂直駆動回路805によって、ゲート線をＶssからＶcom１へ切り替えてＴＦＴをオンする。ＴＦＴがオンすると、ＭＩＳ型光電変換素子に蓄積された電荷が各信号増幅回路の容量Ｃｆへと転送される。
図１１に示したように、各画素は横の画素とゲート線を共有しており、例えば、Ｖg１の電圧がＶcom１となると、ＴＦＴ701のＴ11〜Ｔ13がオンし、ＭＩＳ型光電変換素子702のＳ11〜Ｓ13に蓄積していた電荷が信号増幅回路706のＡＭＰ１〜ＡＭＰ３へ転送される。
電荷が十分転送されるまでＴＦＴをオンした後、ゲート線に印加する電圧をＶssに切り替えてＴＦＴをオフして信号の転送を終了する。ここで、ＴＦＴをオンする時間は、ＭＩＳ型光電変換素子の容量やＴＦＴのオン特性、Ｖcom１の電圧値を考慮し、十分電荷を転送できる時間に設定される。
次に、制御信号ＳＨをHiにして、サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３にそれぞれ接続されているＡＭＰ１〜ＡＭＰ３の出力をサンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送する。制御信号SHは、各ＡＭＰが出力している電圧をサンプルホールド容量へ十分転送するまでの間Hiとなり、転送が完了した後にLoにする。サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送された電気信号は、次（下）のラインの信号転送期間中にマルチプレクサによって時系列的に読み出される。
以上の動作を全てのラインに対し行うことにより、全ての画素に蓄積した電気信号を転送することができる。この静止画撮影時には、制御信号VSC2をLoにして、動画画撮影よりも低い電圧であるＶｓ２がＭＩＳ型光電変換素子に印加される。これにより、ＭＩＳ型光電変換素子の暗電流の増加や微小リークによる異常画素の発生を抑制して、高画質な静止画が撮影できる状態にする。
以上に示したタイミング及び電圧は、必要な動画撮影のフレーム数や、ＴＦＴ及びＭＩＳ型光電変換素子の耐圧や特性に合わせて最適化された数値を用いることとする。また、リフレッシュ動作時と蓄積動作時の間にマルチプレクサを動作させない読み出し動作を行っても構わない。この動作を行うことでリフレッシュ動作直後に発生する暗電流を画像信号に含まれないようにすることができる。
また、本実施形態では３×３画素の２次元センサについて説明したが、本発明は勿論これに限ることなく、更に多数の画素がマトリクス状に配置されたものも対象とする。
更に本実施形態の動画撮影においては、Ｘ線が常に照射され続ける場合を例示したが、２次元センサの駆動に同期してパルス状のＸ線照射であっても構わない。この場合、Ｘ線の照射は信号転送動作時のみ２次元センサへ照射される。
（第３の実施形態）
図１４は、第３の実施形態によるＸ線撮像装置の主要構成である２次元センサ及びその周辺構成において、１つの光電変換素子のみについて示す等価回路図である。
この２次元センサは、動画像及び静止画像を選択的に撮影可能なものであり、人体の情報を担ったＸ線を照射された蛍光体により発せられる可視光を電気信号に変換するＰＩＮ型光電変換素子1502と、ＰＩＮ型光電変換素子1502で蓄積した電荷を任意のタイミングで出力する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）701と、センサバイアス源1501と、ゲートバイアス源709と、ＴＦＴ701のゲートとゲートバイアス源709とを接続するゲート線704と、図２で示したＴＦＴ701のソース電極206と信号増幅回路706を接続する信号線703とを備えて構成される。ここで、ＰＩＮ型光電変換素子1502に印加する電圧は信号線電位に対してマイナスの電圧である。
センサバイアス源1501は、ＰＩＮ型光電変換素子1502に光電変換に必要な電圧を供給する電源であって、動画用電源Ｖｓ２と、動画用電源Ｖｓ２よりも電圧の低い静止画用電源Ｖｓ１とを有しており、更に静止画用電源Ｖｓ１と動画用電源Ｖｓ２とを選択的に切り替えるためのスイッチ1501aを備えて構成されている。
ゲートバイアス源709は、第１の実施形態の図６と同様に、ＴＦＴ701をオン／オフするための電源であり、ＴＦＴ701をオンするための電源Ｖcomと、ＴＦＴ701をオフするための電源Ｖssとを備えて構成されている。
そして、この２次元センサには、ＴＦＴ701から出力される電荷を蓄積する容量Ｃｆを有してＴＦＴ701からの信号を増幅する信号増幅回路706と、信号増幅回路の基準電源であって、読み出し時の基準電源である電源Ｖｒ１を有するアンプ（Ａｍｐ）基準電源1102とが接続されている。
なお、図１４では便宜上、蛍光体は図示していないが、図４のようにＰＩＮ型光電変換素子1502上に蛍光体が設けられているものとする。
図１５は、図１４に示した画素を３×３画素のマトリクス状に配置した様子を示す模式図である。
図１５では、各ＰＩＮ型光電変換素子1502をＳｍｎ（ｍ，ｎ＝１〜３）と、各ＴＦＴ701をＴｍｎ（ｍ，ｎ＝１〜３）と示している。２次元センサ1601は、ＰＩＮ型光電変換素子1502及びＴＦＴ701がＳｍｎ及びＴｍｎとして配列してなる画素が９個マトリクス状に配置されてなる画素アレイ812と、上述したセンサバイアス源1501と、ゲートバイアス源709と、垂直駆動回路805と、各ＰＩＮ型光電変換素子1502の一方の電極とセンサバイアス源1501とを接続する各センサバイアス線705と、各ＴＦＴ701のゲートとゲートバイアス源709とを接続する各ゲート線704と、図４で示した各ＴＦＴ701のソース電極406と信号増幅回路706の各増幅器、ここではＡＭＰ１〜ＡＭＰ３とを接続する各信号線703とを備えて構成されている。
垂直駆動回路805は、ゲートバイアス源709から供給されるＶcom，Ｖssの各電圧をゲート線704に供給するものであり、３本のゲート線704に順次任意の幅の電圧パルス波形を出力することができる。
サンプルホールド回路806は、マルチプレクサ802によって選択されるまでの間、信号増幅回路706のＡＭＰ１〜ＡＭＰ３から出力される電気信号をサンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３によりそれぞれ保持する回路である。マルチプレクサ802は、上述サンプルホールド回路806に蓄積された電気信号をCLK信号と制御信号MUXとによって時系列的に出力するものである。このマルチプレクサ802から出力された電気信号はバッファアンプ803を介してＡ／Ｄコンバータ804によってデジタル信号に変換される。変換されたデジタル信号は図１に示された画像処理装置109へ送られて画像データとして処理される。なお、図１５において、２次元センサ1601では、ゲート線704を左右の画素で、信号線703を上下でそれぞれ共有し、センサバイアス線705を全ての画素で共有している。
図１６は、第３の実施形態における２次元センサの動画撮影時の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。
以下、図１５及び図１６を用いて本実施形態におけるセンサ駆動方法について説明する。ここで、図１６では、Ｘ線照射の有無を制御名Ｘ-Ｒａｙで示しており、常に照射された状態としている。
本実施形態の動画撮影及び静止画撮影では、横１ライン毎にＰＩＮ型光電変換素子に蓄積した電荷の転送を行う準備段階の動作であるリセット動作と、ＰＩＮ型光電変換素子に蓄積した画像情報を担った信号を信号増幅回路706に転送する信号転送動作を行うことで画像情報を得る。
ＰＩＮ型光電変換素子に蓄積した電荷を読み出すには、まず、制御信号RCをHiにして全ての信号増幅回路の容量Ｃｆをリセットする。この動作によって容量Ｃｆに蓄積した不要な電荷をリセットし、信号増幅回路の出力を揃え、また、ゲート線等の電位変動の影響により不安定になっている信号線電位をＡｍｐ基準電源の電圧とする。
以上のリセット動作により、信号増幅回路や信号線を信号を転送するために最適な状態にとし、画質を向上させることができる。十分な時間、容量Ｃｆをリセットしたならば、制御信号ＲＣをLoにしてリセットを終了して信号転送動作に移る。
ＰＩＮ型光電変換素子に蓄積した電荷を転送する信号転送動作では、まず、垂直駆動回路805によって、1本のゲート線をＶssからＶcomへ切り替えてＴＦＴをオンする。ＴＦＴがオンすると、ＰＩＮ型光電変換素子に蓄積された電荷が各信号増幅回路の容量Ｃｆへと転送される。
図１５に示したように、各画素は横の画素とゲート線を共有しており、例えば、Ｖg１の電圧がＶcomとなると、ＴＦＴ701のＴ11〜Ｔ13がオンし、ＰＩＮ型光電変換素子1502のＳ11〜Ｓ13に蓄積していた電荷が信号増幅回路706のＡＭＰ１〜ＡＭＰ３へ転送される。即ち、横１ライン分の画像信号が読み取られる。
電荷が十分転送されるまでＴＦＴをオンした後、ゲート線に印加する電圧をＶssに切り替えてＴＦＴをオフし、信号の転送を終了する。ここで、ＴＦＴをオンする時間は、ＰＩＮ型光電変換素子の容量やＴＦＴのオン特性、Ｖcomの電圧値を考慮し、十分電荷を転送できる時間に設定される。
次に、制御信号ＳＨをHiにして、サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３にそれぞれ接続されているＡＭＰ１〜ＡＭＰ３の出力をサンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送する。制御信号SHは、各ＡＭＰが出力している電圧をサンプルホールド容量へ十分転送するまでの間Hiとなり、転送が完了した後にLoにする。サンプルホールド容量ＳＨ１〜ＳＨ３へ転送された電気信号は、次（下）のラインの信号転送期間中にマルチプレクサによって時系列的に読み出される。
以上の動作を全てのROWアドレスに対して行うことで、３×３全ての画素の信号を読み出すことができる。図１６の「動画撮影」と示された動作を繰り返し行うことにより、動画像が取得できる。
この動画撮影時には、制御信号VSCをHiに、VSC2をHiに固定することにより、静止画撮影よりも高い電圧であるＶｓ２がＰＩＮ型光電変換素子に印加され、ＰＩＮ型光電変換素子を動画撮影に最適な残像が少ない状態にする。
以上に示したタイミング及び電圧は、必要な動画撮影のフレーム数やＴＦＴ及びＰＩＮ型光電変換素子の耐圧や特性に合わせて最適化された数値を用いることとする。
本実施形態の２次元センサにおいて、静止画撮影を行う際の駆動タイミングは、図１６に示した静止画撮影の範囲である。本実施形態においては、動画像撮影から静止画像撮影への切り替えは、特別な回路の変更を行わず、駆動タイミングの変更のみで行うことができ、動画撮影において撮影部位の特定・ポジショニングし、即座に静止画撮影を行うといった使用が可能である。
本実施形態の静止画撮影は蓄積動作の後、動画撮影と同様のリセット動作、信号転送動作を行う蓄積動作に移る。
動画撮影終了後、２次元センサが蓄積動作に移ると、制御卓113、動作表示灯125またはモニター118にＸ線が曝射可能であることがオペレータに知らされる。
オペレータによってＸ線曝射スイッチが押され、Ｘ線の曝射が開始し、撮影する部位や線量に応じて必要な時間だけＸ線が照射される。照射量はプログラム／制御ボード110が管理し最適な照射量になったらＸ線の照射を終了する。Ｘ線の撮影が終了すると同時に、ＰＩＮ型光電変換素子に蓄積した人体の情報を担った電荷を転送する読み出し動作を行う。 読み出し動作は、前述の動画撮影時と同じ動作を全てのROWアドレスについて行えば良い。
この静止画撮影時には、制御信号VSCをLoにして、動画画撮影よりも低い電圧であるＶｓ２がＰＩＮ型光電変換素子に印加される。これにより、ＰＩＮ型光電変換素子の暗電流の増加や、微小リークによる異常画素の発生を抑制し高画質な静止画が撮影できる状態にする。以上に示したタイミング及び電圧は、必要な動画撮影のフレーム数や、ＴＦＴ及びＰＩＮ型光電変換素子の耐圧や特性に合わせて最適化された数値を用いることとする。
また、リフレッシュ動作時と蓄積動作時の間にマルチプレクサを動作させない読み出し動作を行っても構わない。これにより、リフレッシュ動作直後に発生する暗電流を画像信号に含まれないようにすることができる。
また、本実施形態では３×３画素の２次元センサについて説明したが、本発明は勿論これに限ることなく、更に多数の画素がマトリクス状に配置されたものも対象とする。
更に本実施形態の動画撮影においては、Ｘ線が常に照射され続ける場合を例示したが、２次元センサの駆動に同期してパルス状のＸ線照射であっても構わない。この場合、Ｘ線の照射は信号転送動作時のみ２次元センサへ照射される。
第１の実施形態によるデジタルＸ線撮像装置の全体構造を示す模式図である。 ＭＩＳ型光電変換素子を用いた画素の様子を示す断面図である。 ＭＩＳ型光電変換素子の動作原理を説明するためのエネルギーバンド図である。 ＰＩＮ型光電変換素子を用いた画素の様子を示す断面図である。 ＰＩＮ型光電変換部の動作原理を示す模式図である。 第１の実施形態によるＸ線撮像装置の主要構成である２次元センサ及びその周辺構成において、１つの光電変換素子のみについて示す等価回路図である。 図６に示した画素を３×３画素のマトリクス状に配置した様子を示す模式図である。 第１の実施形態における２次元センサの動画撮影時の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 本実施形態の主要構成要素である２次元センサにおいて、静止画撮影を行う際の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 第２の実施形態によるＸ線撮像装置の主要構成である２次元センサ及びその周辺構成において、１つの光電変換素子のみについて示す等価回路図である。 図１０に示した画素を３×３画素のマトリクス状に配置した様子を示す模式図である。 第２の実施形態における２次元センサの動画撮影時の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 本実施形態の主要構成要素である２次元センサにおいて、静止画撮影を行う際の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 第３の実施形態によるＸ線撮像装置の主要構成である２次元センサ及びその周辺構成において、１つの光電変換素子のみについて示す等価回路図である。 図１４に示した画素を３×３画素のマトリクス状に配置した様子を示す模式図である。 第３の実施形態における２次元センサの動画撮影時の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 光電変換素子の光応答特性を示す模式図である。
符号の説明
101 蛍光体
102 可視光
103 2次元センサ
104 信号増幅回路
105 垂直駆動回路
106 A/Dコンバータ
107 レギュレータ
108 制御用コンピュータ
109 画像処理装置
110 プログラム／制御ボード
111 コントロールPC
112 FPD
113 制御卓
114 電源
115 X線源制御卓
116 プリンタ
117 外部記憶装置
118 モニター
119 Ｘ線源
120 Ｘ線
121 人体
122 記録装置
123 中継基板
124 制御基板
125 動作表示灯
126 ネットワーク
201 ガラス基板
202 ゲート電極
203 絶縁層
204 チャネル層
205 N+アモルファスシリコン層
206 ソース電極層
207 ドレイン電極層
208 信号線
209 センサ下部電極層
210 絶縁層
211 光電変換層
212 N+アモルファスシリコン層
213 透明電極
214 センサバイアス線
215 保護層
216 接着層
217 蛍光体
218 蛍光体保護層
219 TFT
220 MIS型光電変換素子
301 光
302 電子
303 正孔
401 ガラス基板
402 ゲート電極
403 絶縁層
404 チャネル層
405 N+アモルファスシリコン層
406 ソース電極層
407 ドレイン電極層
408 信号線
409 センサー下部電極層
410 N+アモルファスシリコン層
411 光電変換層
412 P+アモルファスシリコン層
413 透明電極
414 光電変換層
415 保護層
416 接着層
417 蛍光体
418 蛍光体保護層
419 TFT
420 PIN型光電変換素子
501 局在準位から放出された電子
502 局在準位からトラップされた電荷
503 光電効果で発生した電子
601 ｈυ
602 光電変換層
603 電圧計
604 電源
605 抵抗
701 TFT
702 MIS型光電変換素子
703 信号線
704 ゲート線
705 センサバイアス線
706 信号増幅回路
707 Amp基準電源
708 センサバイアス源
709 ゲートバイアス源
801,1103,1601 ２次元センサ
802 マルチプレクサ
803 バッファアンプ
804 A/Dコンバータ
805 垂直駆動回路
806 サンプルホールド回路
811,812 画素アレイ
1101ゲートバイアス源
1102Amp基準電源
1501 センサバイアス源
1502 PIN型光電変換素子
Amp1〜Amp3 信号増幅回路内のオペアンプ
Cf 信号増幅回路内の容量
T11〜T33 TFT
S11〜S33 MIS型光電変換素子または、PIN型光電変換素子
SH1〜SH3 サンプルホールド回路内の信号保持用コンデンサ
Vg1〜Vg3 3×3マトリックスの2次元センサにおけるゲート線
Sig1〜Sig3 3×3マトリックスの2次元センサにおける信号線
CLK マルチプレクサの動作に必要なパルス波
MUX マルチプレクサの動作／非動作を切り替える制御信号
SH サンプルホールドオン／オフを切り替える制御信号
RC 信号増幅回路をリセット状態にする制御信号
VCS1 センサバイアス線に供給する電圧を切り替えるための制御信号
VCS2 センサバイアス線に供給する電圧を切り替えるための制御信号
VRC 信号増幅回路の基準電圧を切り替えるための制御信号
VGC TFTをオンするための電圧を切り替えるための制御信号
Vcom TFTをオンさせるのに好適な電源電圧
Vcom1 TFTをオンさせるのに好適な電源電圧
Vcom2 TFTの既成容量を介してMIS型光電変換素子をリフレッシュするのに好適な電源電圧
Vs1 静止画像撮影に好適なセンサ電源電圧
Vs2 動画像撮影に好適なセンサ電源電圧
Vref MIS型光電変換素子をリフレッシュモードにするのに好適な電源電圧
Vr1 信号増幅に最適な基準電源電圧
Vr2 MIS型光電変換素子をリフレッシュモードにするのに好適な電源電圧

Claims (11)

  1. 光を電気信号に変換する光電変換素子と、光電変換素子の電気信号を任意のタイミングで出力することのできるスイッチング素子とを組み合わせてなる複数の画素が２次元的に配置されてなる画素アレイと、
    前記光電変換素子に電圧を供給する電源と
    を含み、
    前記電源は、前記光電変換素子による複数の光電変換動作にそれぞれ適合した各電圧が設定されてなることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記電源は、静止画撮影に最適化された第１の電圧と、動画撮影に最適化された前記第１の電圧の絶対値よりも高い絶対値をもつ第２の電圧とを選択的に前記光電変換素子に供給することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記スイッチング素子から出力される電気信号を前記光電変換アレイに接続された信号線を介して読み取り増幅する増幅手段と、
    増幅された電気信号をデジタル信号に変換する変換手段と、
    前記スイッチング素子をオン／オフする制御手段と
    を更に含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
  4. Ｘ線の発生源であるＸ線発生装置と、
    前記変換手段からのデジタル信号に基づいて画像処理を行う画像処理装置と、
    前記Ｘ線発生装置及び前記画像処理装置を操作制御する制御卓と
    を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
  5. 前記光電変換素子は、絶縁性の基板上に、第１の電極層と、正負の電荷の両方を遮断する第１の絶縁層と、光量に比例した電荷を生成する光電変換層と、前記光電変換層への正の電荷の流入を遮断するホールブロッキング層と、可視光に対して透明な透明電極層と、第２の電極層とを含むＭＩＳ型光電変換素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
  6. 前記光電変換素子は、絶縁性の基板上に、第１の電極層と、光量に比例した電荷を生成する光電変換層と、前記光電変換層への正の電荷の流入を遮断するホールブロッキング層と、前記光電変換層へ負の電荷の流入を遮断するエレクトロンブロッキング層と、可視光に対して透明な透明電極層と、第２の電極層とを含むＰＩＮ型光電変換素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
  7. 前記スイッチング素子は、絶縁性の基板上に、第３の電極層と、正負の電荷の両方を遮断する第２の絶縁層と、チャネル層と、互いに隣接して形成された第４の電極層及び第５の電極層と、前記第４の電極層及び前記第５の電極層のオーミックコンタクトを確保するための負の導電性を有するコンタクト層とを含み、
    前記スイッチング素子は、前記ＭＩＳ型光電変換素子と同一プロセスにおいて同時に形成されるものであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
  8. 前記画素アレイの前面に、放射線を可視光に変換する波長変換体が設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。
  9. 前記波長変換体は、Ｇｄ2Ｏ2Ｓ、Ｇｄ2Ｏ3及びＣｓＩのうちのいずれか１つを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
  10. 光を電気信号に変換する光電変換素子と、光電変換素子の電気信号を任意のタイミングで出力することのできるスイッチング素子とを組み合わせてなる複数の画素が２次元的に配置されてなる画素アレイを含む撮像装置を用いた撮像方法であって、
    前記光電変換素子は複数の光電変換動作が実行自在とされており、前記各光電変換動作にそれぞれ適合する各電圧を前記光電変換素子に供給することを特徴とする撮像方法。
  11. 静止画撮影に最適化された第１の電圧と、動画撮影に最適化された前記第１の電圧よりも高い第２の電圧とを選択的に前記光電変換素子に供給することを特徴とする請求項１０に記載の撮像方法。
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