JP2010088015A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新たな回路を設けずに、撮像素子から読み出された電荷を電気信号に変換する読み出し回路ごとに電気信号を補正するための補正データを取得することが可能な放射線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線の照射により電荷を発生させる撮像素子７が二次元状に配列された放射線画像撮影装置１において、撮像素子７から読み出した電荷を電気信号Ｄに変換する読み出し回路１７と、撮像素子７に蓄積された電荷の信号線６に放出させるスイッチ素子８と、撮像素子７に印加される逆バイアス電圧Ｖbiasを制御し、スイッチ素子８のオン／オフを制御する制御手段２２と、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの値を変化させた場合の逆バイアス電圧Ｖbiasと読み出し回路１７から出力された電気信号Ｖ（ｍ，ｎ）の値とから、読み出し回路１７ごとに電気信号Ｄを補正するための補正データｒ（ｍ）を演算する演算手段２２とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、二次元状に配列された撮像素子で発生した各電荷を読み出し回路で読み出す放射線画像撮影装置に関する。

照射されたＸ線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波の光エネルギに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて撮像素子という。

このような放射線画像撮影装置（ＦＰＤ（Flat Panel Detector）ともいう。）では、通常、例えばガラス基板上に複数の走査線と複数の信号線とを互いに交差するように配設して、走査線や信号線で区画された基板上の各領域に撮像素子を設け、放射線や放射線から変換された電磁波の照射により各撮像素子に蓄積された電荷が信号線を介して読み出され、増幅回路等を含む読み出し回路で増幅等の処理が行われて電気信号として出力されるようになっている。

そして、１本の信号線には複数の撮像素子が薄膜トランジスタ等のスイッチ素子を介して接続され、また、１本の信号線ごとに１個の読み出し回路が設けられる。すなわち、１本の信号線に接続された複数の撮像素子からそれぞれ電荷が１個の読み出し回路で順次読み出されて増幅等の処理が施されて電気信号として出力される。

ところで、読み出し回路は、通常、１個の読み出しＩＣ内に複数形成されるが、読み出しＩＣは、通常、各読み出しＩＣごとに部品ばらつきを持つ。また、１個の読み出しＩＣ内でも各読み出し回路ごとに特性ばらつきがあるのが通常である。そこで、一般的には、信号線を介して接続される各撮像素子と読み出し回路とを１つのセットとして、放射線画像撮影装置のキャリブレーション時に読み出し回路から出力される電気信号を補正するための補正データが各セットごとに求められる。

しかし、このようにして各撮像素子と読み出し回路とのセットごとに補正データを求めると、各読み出し回路ごとに算出されるべき真の補正データとの微妙な誤差を生じる。

放射線画像撮影時に放射線画像撮影装置に照射される放射線の線量が大きい場合には、読み出し回路から出力される電気信号自体が大きな値となるため、上記の誤差は最終的に得られる画像データに目立った影響を及ぼさず、良好な放射線画像が得られる。しかし、放射線画像撮影時に放射線画像撮影装置に照射される放射線の線量が低線量の場合に、読み出し回路から出力される電気信号が小さな値となる。そのため、上記の誤差が強調されて、読み出し回路に対応する信号線ごとに、放射線画像にいわゆるラインノイズによる線状の濃度変化が生じてしまい、得られる放射線画像の画質が低下するという問題があった。

そこで、例えば特許文献１に記載のＸ線検出装置では、装置内に擬似信号入力装置を設けて、各読み出し回路に一定の電荷を与えるように構成し、その擬似的に入力された電荷に対して出力される電気信号の値を測定することで、各読み出し回路ごとに電気信号を補正するための補正データを取得することが提案されている。
特開２００５−２４５５０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、読み出し回路に擬似信号入力装置を接続し、特に読み出し回路の増幅器の入力側に擬似信号入力装置等の新たな回路を接続してしまうと、放射線画像撮影の際に、各撮像素子から読み出される電荷に擬似信号入力装置からのノイズがのってしまう場合があった。

このように、せっかく擬似信号入力装置を設けて各読み出し回路ごとに電気信号を補正するための補正データを取得したとしても、擬似信号入力装置等の新たに設けた回路自体が新たなノイズの発生源として作用してしまい、得られる放射線画像の画質が低下するという問題があった。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、新たな回路を設けずに、撮像素子から読み出された電荷を電気信号に変換する読み出し回路ごとに電気信号を補正するための補正データを取得することが可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
放射線の照射により電荷を発生させる撮像素子が二次元状に配列された放射線画像撮影装置において、
前記撮像素子から信号線を通じて電荷を読み出し、前記撮像素子ごとに前記電荷を電気信号に変換する読み出し回路と、
オン状態とされることにより前記撮像素子に蓄積された前記電荷の前記信号線に放出させるスイッチ素子と、
前記撮像素子に印加する逆バイアス電圧を供給する逆バイアス電源と、
前記逆バイアス電源から前記撮像素子に印加される前記逆バイアス電圧を制御し、前記スイッチ素子のオン／オフを制御する制御手段と、
前記撮像素子に印加する前記逆バイアス電圧の値を変化させた場合の前記逆バイアス電圧と前記読み出し回路から出力された前記電気信号の値とから、前記読み出し回路ごとに前記電気信号を補正するための補正データを演算する演算手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、所定の等価寄生容量を有する撮像素子を一種のコンデンサとして用い、逆バイアス電圧やその変化量の絶対値があまり大きくならない範囲では、コンデンサとしての撮像素子に印加する逆バイアス電圧の変化量に比例した量の電荷が撮像素子の電極に新たに発生し、それに付随して読み出し回路の増幅回路に電荷が供給されることを利用して、逆バイアス電圧の変化量を制御して、読み出し回路の増幅回路に供給する電荷の量を前記変化量に比例した量に制御する。

そのため、撮像素子に印加する逆バイアス電圧の値を的確に変化させることで、読み出し回路の増幅回路に供給される電荷の量を的確に制御することが可能となるとともに、読み出し回路の増幅回路から出力される電気信号を、逆バイアス電圧の変化量に比例して容易かつ的確に変化させることが可能となる。また、それにより、補正データを定量的に演算して的確に取得することが可能となる。

また、放射線画像撮影装置に既に設置されている撮像素子や逆バイアス電源等を用いて補正データを取得することができるため、読み出し回路の増幅回路の入力側に擬似信号入力装置等の新たな回路を接続する必要がなく、新たな回路からノイズが混入することを的確に防止することが可能となり、得られる放射線画像の画質が低下することを確実に防止することが可能となる。

以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、以下では、放射線画像撮影装置がシンチレータ等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置について説明するが、本発明は、直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。

図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。本実施形態に係る放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体２内にシンチレータ３や基板４等が収納されたカセッテ型の装置として構成されている。

筐体２は、少なくとも放射線の照射を受ける側の面（放射線入射面）２ａが放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されている。なお、図１や図２では、筐体２がフレーム板５１とバック板５２とで形成された、いわば弁当箱型である場合が示されているが、筐体２を一体的に形成するいわばモノコック型とすることも可能である。

また、図１に示すように、筐体２の側面部分には、ＬＥＤ等で構成されたインジケータ５３や蓋部材５４、電源スイッチ５５等が配置されている。また、蓋部材５４の側面部には、外部と無線で情報の送受信を行うための無線通信手段であるアンテナ装置５６が埋め込まれている。

また、図２に示すように、筐体２の内部には、基板４の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台５７が配置され、基台５７には、電子部品５８等が配設されたＰＣＢ基板５９や緩衝部材６０等が取り付けられている。なお、本実施形態では、基板４やシンチレータ３の放射線入射面２ａには、それらを保護するためのガラス基板６１が配設されている。

シンチレータ３は、基板４の検出部Ｐに貼り合わされるようになっている。シンチレータ３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光線を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。

基板４は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図３に示すように、基板４のシンチレータ３に対向する側の面４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域Ｒには、それぞれ本実施形態では光電変換素子である撮像素子７がそれぞれ設けられている。

このように、撮像素子７は基板４上に二次元状に配列されている。また、撮像素子７が設けられた領域Ｒ全体、すなわち図３に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。

本実施形態では、撮像素子７としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも、例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。各撮像素子７は、図３や図４の拡大図に示すように、スイッチ素子である薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。

そして、ＴＦＴ８は、オン状態とされることにより、すなわちゲート電極８ｇに信号読み出し用の電圧が印加されてＴＦＴ８のゲートが開かれることにより、撮像素子７に蓄積された電荷を信号線６に放出させるようになっている。

ここで、本実施形態における撮像素子７やＴＦＴ８の構造について、図５に示す断面図を用いて簡単に説明する。図５は、図４におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

基板４の面４ａ上に、ＡｌやＣｒ等からなるＴＦＴ８のゲート電極８ｇが走査線５と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極８ｇ上および面４ａ上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなるゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分に、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層８２を介して、撮像素子７の第１電極７４と接続されたソース電極８ｓと、信号線６と一体的に形成されるドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。

ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第１パッシベーション層８３によって分割されており、さらに第１パッシベーション層８３は両電極８ｓ、８ｄを上側から被覆している。また、半導体層８２とソース電極８ｓやドレイン電極８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層８４ａ、８４ｂがそれぞれ積層されている。以上のようにしてＴＦＴ８が形成されている。

また、撮像素子７の部分では、基板４の面４ａ上に前記ゲート絶縁層８１と一体的に形成される絶縁層７１の上にＡｌやＣｒ等が積層されて補助電極７２が形成されており、補助電極７２上に前記第１パッシベーション層８３と一体的に形成される絶縁層７３を挟んでＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなる第１電極７４が積層されている。第１電極７４は、第１パッシベーション層８３に形成されたホールＨを介してＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。

第１電極７４の上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層７５、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるｉ層７６、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層７７が下方から順に積層されて形成されている。

放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面２ａから放射線が入射し、シンチレータ３で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が図中上方から照射されると、電磁波は撮像素子７のｉ層７６に到達して、ｉ層７６内で電子正孔対が発生する。撮像素子７は、このようにして、シンチレータ３から照射された電磁波を電荷に変換するようになっている。なお、ｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の積層の順番は上下逆であってもよい。

ｐ層７７の上には、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極７８が積層されて形成されており、照射された電磁波がｉ層７６等に到達するように構成されている。以上のようにして撮像素子７が形成されている。

また、撮像素子７の第２電極７８の上面には、第２電極７８を介して撮像素子７に逆バイアス電圧を印加するバイアス線９が接続されている。なお、撮像素子７の第２電極７８やバイアス線９、ＴＦＴ８側に延出された第１電極７４、ＴＦＴ８の第１パッシベーション層８３等、すなわち撮像素子７とＴＦＴ８の上面部分は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第２パッシベーション層７９で被覆されている。

図３や図４に示すように、本実施形態では、それぞれ列状に配置された複数の撮像素子７に１本のバイアス線９が接続されており、各バイアス線９はそれぞれ信号線６に平行に配設されている。また、各バイアス線９は、基板４の検出部Ｐの外側の位置で１本の結線１０に結束されている。バイアス線９や結線１０は、電気抵抗が小さい金属線で形成されている。

本実施形態では、各走査線５や各信号線６、バイアス線９の結線１０は、それぞれ基板４の端縁部付近に設けられた入出力端子（パッドともいう）１１に接続されている。各入出力端子１１には、図６に示すように、ＩＣ１２ａ等のチップが組み込まれたＣＯＦ（Chip On Film）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。

また、ＣＯＦ１２は、基板４の裏面４ｂ側に引き回され、裏面４ｂ側で前述したＰＣＢ基板５９に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置１の基板４部分が形成されている。

ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図７は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の等価回路図であり、図８はその中の基板４の検出部Ｐを構成する１画素分についての等価回路図である。

前述したように、基板４の検出部Ｐの各撮像素子７は、その第２電極７８がそれぞれバイアス線９および結線１０に接続されており、結線１０は逆バイアス電源１４に接続されている。逆バイアス電源１４は、結線１０および各バイアス線９を介して各撮像素子７に印加する逆バイアス電圧を供給するようになっている。

また、逆バイアス電源１４は、後述する制御手段２２に接続されており、制御手段２２は、逆バイアス電源１４から各撮像素子７に印加する逆バイアス電圧を制御し、変化させることができるようになっている。

なお、本実施形態では、撮像素子７のｐ層７７側に第２電極７８を介してバイアス線９が接続されていることからも分かるように、逆バイアス電源１４からは、撮像素子７の第２電極７８にバイアス線９を介して逆バイアス電圧として撮像素子７の第１電極７４側にかかる電圧よりも低い電圧が印加されるようになっている。

また、撮像素子７のｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の積層順を逆に形成して第２電極７８を介してｎ層７５にバイアス線９を接続する場合には、逆バイアス電源１４からは第２電極に逆バイアス電圧として第１電極７４側にかかる電圧よりも高い電圧が印加される。なお、その場合には、図７や図８における撮像素子７の逆バイアス電源１４に対する接続の向きが逆向きになる。

なお、本実施形態では、撮像素子７として、上記のようにｐ層７７、ｉ層７６、ｎ層７５の順に積層されて形成されたいわゆるｐｉｎ型の撮像素子を用いる場合が説明されているが、撮像素子７は、このようなｐｉｎ型の撮像素子に限定されず、逆バイアス電圧が印加されて内部に電位勾配が形成される撮像素子であれば、本発明を適用することが可能である。

各撮像素子７の第１電極７４はＴＦＴ８のソース電極８ｓ（図７、図８中ではＳと表記されている。）に接続されており、各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇ（図７、図８中ではＧと表記されている。）は走査駆動回路１５から延びる各走査線５にそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄ（図７、図８中ではＤと表記されている。）は各信号線６にそれぞれ接続されている。

走査線５を介して走査駆動回路１５からＴＦＴ８のゲート電極８ｇに信号読み出し用の電圧が印加されるとＴＦＴ８のゲートがオン状態とされて、撮像素子７に蓄積された電荷がＴＦＴ８のソース電極８ｓを介してドレイン電極８ｄから信号線６に読み出されるようになっている。

各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に形成された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。なお、読み出しＩＣ１６には所定個数の読み出し回路１７が設けられており、読み出しＩＣ１６が複数設けられることにより、信号線６の本数分の読み出し回路１７が設けられるようになっている。

読み出し回路１７は、増幅回路１８と、相関二重サンプリング回路１９と、Ａ／Ｄ変換器２０とで構成されており、１本の信号線６ごとに１回路ずつ設けられている。そして、読み出し回路１７は、撮像素子７から信号線６を通じて電荷を読み出し、撮像素子７ごとに電荷を増幅する等して電気信号に変換するようになっている。なお、相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling）回路１９は、図７や図８中および後述する図９中ではＣＤＳと表記されている。

読み出し回路１７内の増幅回路１８の入力側には、信号線６が接続されている。増幅回路１８は、各撮像素子７から読み出された電荷を増幅するようになっている。本実施形態では、増幅回路１８はチャージアンプ回路で構成されている。すなわち、増幅回路１８は、オペアンプ１８ａと、オペアンプ１８ａにそれぞれ並列にコンデンサ１８ｂおよび電荷リセット用スイッチ１８ｃが接続されて構成されている。電荷リセット用スイッチ１８ｃは制御手段２２に接続されており、制御手段２２によりオン／オフが制御されるようになっている。

また、増幅回路１８では、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフの状態で、撮像素子７のＴＦＴ８のゲートがオン状態とされると（すなわち、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇに信号読み出し用の電圧が印加されると）、コンデンサ１８ｂに当該撮像素子７から読み出された電荷が蓄積され、蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ１８ａの出力側から出力されるようになっている。

増幅回路１８は、このようにして、撮像素子７から出力された電荷量に応じて電圧値を出力して電荷を増幅するようになっている。また、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされると、増幅回路１８の入力側と出力側とが短絡され、コンデンサの電荷が放電される。

なお、増幅回路１８を、撮像素子７から出力された電荷に応じて電流を出力するように構成することも可能である。また、本実施形態では、電荷リセット用スイッチ１８ｃはＦＥＴで構成されており、制御手段２２は電荷リセット用スイッチ１８ｃの図示しないゲート電極に電圧を印加し或いは電圧の印加を停止して電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御するようになっている。

増幅回路１８の出力側には、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９が接続されている。相関二重サンプリング回路１９は、本実施形態では、サンプルホールド機能を有しており、この相関二重サンプリング回路１９におけるサンプルホールド機能は、制御手段２２から送信されるパルス信号によりそのオン／オフが制御されるようになっている。すなわち、相関二重サンプリング回路１９は、制御手段２２からのパルス信号を受信すると、サンプルホールド機能を機能させて、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値を保持するようになっている。

なお、相関二重サンプリング回路１９における二重サンプリングがどのように作動されるかについては、後で詳しく説明する。

各相関二重サンプリング回路１９から出力された電気信号は、本実施形態では、図７に示すように、アナログマルチプレクサ２１を介して撮像素子７ごとに順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信されて、Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値に変換されるようになっている。そして、Ａ／Ｄ変換器２０は、デジタル値に変換した各撮像素子７の電気信号を制御手段２２に順次出力するようになっている。

制御手段２２は、マイクロコンピュータや専用の制御回路で構成されており、放射線画像撮影装置１の各部材の動作等を制御するようになっている。また、制御手段２２には、ＲＡＭ（Random Access Memory）等で構成される記憶手段２３が接続されている。

また、前述したように、制御手段２２は、逆バイアス電源１４を制御して各撮像素子７に印加する逆バイアス電圧を変化させたり、読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御し、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号を送信して、そのサンプルホールド機能のオン／オフを制御するようになっている。

ここで、通常の放射線画像撮影時における制御手段２２による各撮像素子７からの電気信号の読み出し制御について説明する。

放射線画像撮影に先立って、制御手段２２は、各読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオン状態として短絡させて、コンデンサ１８ｂに蓄積されている電荷をリセットする。その際、走査駆動回路１５から各走査線５を介して信号読み出し用の電圧を各撮像素子７のＴＦＴ８のゲート電極８ｇに印加して各ＴＦＴ８をオン状態とし、各撮像素子７や各ＴＦＴ８部分に溜まっている電荷をリセットする。

続いて、制御手段２２は、各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇへの信号読み出し用の電圧の印加を停止して各ＴＦＴ８をオフ状態とする。そして、放射線画像撮影が行われる。放射線画像撮影では、被写体を透過した放射線がシンチレータ３に入射し、シンチレータ３で放射線が電磁波に変換されて、対応する位置の撮像素子７に照射される。撮像素子７内では、入射した電磁波のエネルギにより電子正孔対が発生する。

撮像素子７には、制御手段２２により制御された逆バイアス電源１４から結線１０やバイアス線９を介して所定の電圧値の逆バイアス電圧が印加されており、各撮像素子７内には所定の電位勾配が形成されているため、各撮像素子７内で発生した電子正孔対は、電子と正孔のうちの一方の電荷（本実施形態では正孔）がバイアス線９を伝って流出し、他方の電荷（本実施形態では電子）が撮像素子７内に蓄積される。その際、撮像素子７内に蓄積される電荷の量は、当該撮像素子７に入射した電磁波のエネルギの量に比例して大きくなる。

制御手段２２は、放射線画像撮影が終了すると、図９に示すように、各読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオフ状態として（図９では「１８ｃoff」と表示）、電気信号の読み出しのスタンバイ状態とする。そして、制御手段２２は、この段階で、各読み出し回路１７の相関二重サンプリング回路１９に１回目のパルス信号を送信して、その時点（図９では「ＣＤＳ保持」（左側）と表示）で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持させる。

続いて、制御手段２２は、走査駆動回路１５から１本の走査線５に信号読み出し用の電圧を印加して、その走査線５にゲート電極８ｇが接続されているＴＦＴ８をオン状態とする（図９では「ＴＦＴon」と表示）。そして、これらのＴＦＴ８が接続されている各撮像素子７から蓄積された電荷を各信号線６にそれぞれ読み出す。各撮像素子から読み出された電荷は、各読み出し回路１７の増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積され、コンデンサ１８ｂに蓄積された電荷量に応じてオペアンプ１８ａの出力側から出力される電圧値が上昇していく。

そして、制御手段２２は、所定時間が経過すると、走査駆動回路１５から当該走査線５に印加している信号読み出し用の電圧の印加を停止してその走査線５にゲート電極８ｇが接続されているＴＦＴ８をオフ状態とし（図９では「ＴＦＴoff」と表示）、この段階で、各相関二重サンプリング回路１９に２回目のパルス信号を送信して、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持させる（図９では「ＣＤＳ保持」（右側）と表示）。

各相関二重サンプリング回路１９は、２回目のパルス信号で電圧値Ｖfiを保持すると、電圧値の差Ｖfi−Ｖinを算出し、算出した差Ｖfi−Ｖinを電気信号Ｄ（すなわちＤ＝Ｖfi−Ｖin）として出力する。そして、各相関二重サンプリング回路１９から出力された電気信号Ｄは、アナログマルチプレクサ２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信され、すなわち各撮像素子７の各電気信号ＤごとにＡ／Ｄ変換器２０に送信され、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値に変換されて制御手段２２に送信される。

なお、図９において、Ｖ_０は、後述するように増幅回路１８の出力端子から出力されるオフセット分の初期電圧Ｖ_０であるが、電圧値Ｖinにも電圧値Ｖfiにも同じ値の初期電圧Ｖ_０が含まれており、初期電圧Ｖ_０は、上記のように、電圧値Ｖin、電圧値Ｖfiの差Ｖfi−Ｖinすなわち電気信号Ｄを算出する際に相殺される。

制御手段２２は、Ａ／Ｄ変換器２０から各撮像素子７ごとの電気信号Ｄが送信されてくると、それらを撮像素子７と対応付けながら順次記憶手段２３に記憶させていく。そして、制御手段２２は、走査駆動回路１５から信号読み出し用の電圧を印加する走査線５を順次切り替えながら（すなわち走査しながら）、上記の処理を繰り返して、全ての撮像素子７について電気信号Ｄを読み出して記憶手段２３に記憶させる。制御手段２２は、以上のようにして、通常の放射線画像撮影時における各撮像素子７からの電気信号Ｄの読み出し制御を行うようになっている。

一方、本実施形態では、放射線画像撮影に先立って、放射線画像撮影の際に各撮像素子７から得られる上記の電気信号Ｄを補正して最終的な画像データを生成するための各読み出し回路１７ごとの補正データが予め演算されて算出されるようになっている。なお、各読み出し回路１７ごとの補正データを放射線画像撮影の後に演算するように構成することも可能である。

本実施形態では、制御手段２２が、この各読み出し回路１７ごとの補正データを演算する演算手段を兼ねている。制御手段２２は、各撮像素子７に印加した逆バイアス電圧の値と、各読み出し回路１７から出力された電気信号Ｄの値とから、各読み出し回路１７ごとに電気信号Ｄを補正するための補正データを演算するようになっている。

具体的には、演算手段である制御手段２２は、撮像素子７に対して種々の異なる値の逆バイアス電圧Ｖbiasを印加し、各逆バイアス電圧Ｖbiasを印加した場合に撮像素子７から読み出され読み出し回路１７で増幅される等して出力される電気信号Ｄの変化率aを算出するようになっており、さらに、予め設定された読み出し回路１７に求められる、いわば理想的な変化率ａ^＊と、算出した変化率ａとの比ｒ（＝ａ^＊／ａ）を当該読み出し回路１７の補正データｒとして演算するようになっている。

なお、以下の説明では、読み出し回路１７の番号を１〜Ｍとし、逆バイアス電圧ＶbiasとしてＮ種類の異なる値の電圧を印加するものとし、個々の読み出し回路１７を読み出し回路１７（ｍ）（ただしｍ＝１〜Ｍ）と表し、各逆バイアス電圧Ｖbiasを逆バイアス電圧Ｖbias（ｎ）（ただしｎ＝１〜Ｎ）と表す。また、各読み出し回路１７（ｍ）ごとに算出される変化率ａと補正データｒをそれぞれ変化率ａ（ｍ）、補正データｒ（ｍ）と表す。

さらに、以下の演算手法において各読み出し回路１７（ｍ）の相関二重サンプリング回路１９から出力される電気信号（すなわち電圧値の差Ｖfi−Ｖin）は、通常の放射線画像撮影の際のように放射線画像撮影装置１に放射線を照射することで撮像素子７で発生した電荷に対応するものではないため、以下の演算手法において相関二重サンプリング回路１９から出力される電気信号（すなわち電圧値の差Ｖfi−Ｖin）については、読み出し電圧Ｖ（すなわちＶ＝Ｖfi−Ｖin）と言い換えて説明する。また、逆バイアス電圧Ｖbias（ｎ）が印加された撮像素子７から出力され、読み出し回路１７（ｍ）から出力される読み出し電圧Ｖを読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）と表す。

各読み出し回路１７（ｍ）についての補正データｒ（ｍ）の演算手法は、いくつかの手法を採用することが可能である。以下、演算手段である制御手段２２における各読み出し回路１７（ｍ）についての補正データｒ（ｍ）の演算手法について説明する。

［第１の演算手法］
制御手段２２における各読み出し回路１７（ｍ）についての補正データｒ（ｍ）の第１の演算手法は、各部材に通常の放射線画像撮影における電気信号Ｄの読み出し動作と同様の動作で読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）を読み出して演算を行う場合について説明する。

なお、ここでは、読み出し回路１７（ｍ）に信号線６を介して接続されている複数の撮像素子７のうち、１つの撮像素子７を用いて読み出し回路１７（ｍ）についての補正データｒ（ｍ）を演算する場合について説明する。その際、当該１つの撮像素子７としては、異常な電気信号を出力したり或いは電気信号を全く出力しない等の欠陥が有しないことが予め分かっている撮像素子７が用いられる。

具体的には、まず、制御手段２２は、図１０（Ｄ）に示すように、逆バイアス電源１４（図８参照）を制御して、逆バイアス電源１４から上記の１つの撮像素子７に対して逆バイアス電圧Ｖbiasの基準電圧値として０［Ｖ］の電圧を印加する。なお、本実施形態では、図３や図４に示したように、上記の１つの撮像素子７に逆バイアス電圧Ｖbiasを印加する際、当該撮像素子７を含む全撮像素子７に逆バイアス電圧Ｖbiasが印加される状態になる。

そして、制御手段２２は、その状態で、図１０（Ａ）に示すように、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオンの状態とし（すなわち短絡させ）、図１０（Ｂ）に示すように、撮像素子７のスイッチ素子であるＴＦＴ８のゲート電極８ｇに信号読み出し用の電圧を印加してＴＦＴ８をオン状態として、撮像素子７内に蓄積されている電荷を放出させる。すなわち、いわゆる撮像素子７の空読み出しを行う。

なお、この段階での読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン動作とＴＦＴ８のオン動作とはいずれが先に行われてもよい。また、この段階で、撮像素子７や読み出し回路１７（ｍ）の強制的なリセット処理を行ってもよい。

この状態では、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の入力側および出力側と、信号線６、ＴＦＴ８のソース電極８ｓおよびドレイン電極８ｄ、撮像素子７の第１電極７４は導通されており、増幅回路１８の入力側の反転入力端子すなわち信号線６が接続されている端子に加わるオフセット分の初期電圧Ｖ_０が印加されている状態になっている。図８に示すように、初期電圧Ｖ_０は、増幅回路１８の入力側の非反転入力端子電圧に印加されることにより適宜の値に設定される。初期電圧Ｖ_０を０［Ｖ］（ＧＮＤ）に設定するように構成することも可能である。

また、撮像素子７は、等価寄生容量Ｃを有する誘電体と見なすことができ、その第１電極７４と第２電極７８との間に初期電圧Ｖ_０と逆バイアス電圧（０［Ｖ］）とがかかっている状態であるため、撮像素子７の第１電極７４には初期のオフセット分の電荷として電荷＋Ｑ_０が発生する。

なお、撮像素子７の等価寄生容量Ｃと、初期電圧Ｖ_０と、撮像素子７の第１電極７４に発生する初期のオフセット分の電荷として電荷Ｑ_０との間には、
Ｑ_０＝Ｃ・Ｖ_０ …（１）
の関係が成り立っている。

続いて、制御手段２２は、図１０（Ｂ）に示すように、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇへの信号読み出し用の電圧の印加を停止してＴＦＴ８をオフ状態とする。そして、この状態で、図１０（Ｄ）に示すように、逆バイアス電源１４を制御して、逆バイアス電源１４から撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの電圧を０［Ｖ］から例えば−１［Ｖ］に変化させる。

この状態では、撮像素子７の第１電極７４と第２電極７８との電位差は上記の初期電圧Ｖ_０のままであるが、ＴＦＴ８のソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとの間に１［Ｖ］の電位差が発生する（ソース電極８ｓ側が低電位）。すなわち、撮像素子７の第２電極７８の電位は−１［Ｖ］、撮像素子７の第１電極７４およびＴＦＴ８のソース電極８ｓの電位は（−１＋Ｖ_０）［Ｖ］、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄの電位はＶ_０［Ｖ］となる。

なお、ＴＦＴ８のソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとの間に電位差が生じるため、ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄにはそれぞれ電荷が発生するが、それらの電荷は後の操作でＴＦＴ８がオン状態とされる際に相殺される。また、撮像素子７の第１電極７４と第２電極７８との電位差はＶ_０［Ｖ］であるから、撮像素子７の第１電極７４に生じている電荷は上記の電荷＋Ｑ_０のまま変わらない。

制御手段２２は、この状態で、図１０（Ａ）に示すように、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオフの状態にする。すると、その瞬間に電荷リセット用スイッチ１８ｃからｋＴＣノイズが発生して、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂにｋＴＣノイズに起因する電荷ｑが溜まり、図９に示したように、増幅回路１８から出力される電圧値が電圧値Ｖ_０から電圧値Ｖinに変わる。

なお、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオフ状態にした後で、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇへの信号読み出し用の電圧の印加を停止してＴＦＴ８をオフ状態とするように構成してもよい。

また、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂの容量をＣｆとすると、ｋＴＣノイズに起因する電荷ｑが溜まることにより、コンデンサ１８ｂの両電極間には、
ｖ＝ｑ／Ｃｆ …（２）
で表される電圧ｖがかかる。そして、この電圧ｖが増幅回路１８のオペアンプ１８ａに反転入力されるため、ｋＴＣノイズ発生後に増幅回路１８から出力される電圧値Ｖinは、
Ｖin＝Ｖ_０＋ｖ
＝Ｖ_０＋ｑ／Ｃｆ …（３）
となる。

続いて、制御手段２２は、図１０（Ｃ）に示すように、この状態で読み出し回路１７（ｍ）の相関二重サンプリング回路１９に１回目のパルス信号Ｓｐ１を送信して、相関二重サンプリング回路１９にその時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持させる（図９の「ＣＤＳ保持」（左側）参照）。

そして、制御手段２２は、走査駆動回路１５から当該撮像素子７のＴＦＴ８に対応する走査線５に信号読み出し用の電圧を印加して、図１０（Ｂ）に示すように、ＴＦＴ８をオンの状態とする（図９の「ＴＦＴon」参照）。ＴＦＴ８をオン状態とすると、ＴＦＴ８のソース電極８ｓとドレイン電極８ｄの電圧が同電位になり、撮像素子７の第２電極７８（図８参照）には−１［Ｖ］の逆バイアス電圧Ｖbiasが印加されているため、撮像素子７の第１電極７４と第２電極７８との間に電圧（−１＋Ｖ_０）［Ｖ］がかかる状態となる。

そのため、もともと電荷＋Ｑ_０が生じていた撮像素子７の第１電極７４には、新たに、
Ｑ＝Ｃ・（−１＋Ｖ_０）−Ｑ_０
＝Ｃ・（−１）＋Ｃ・Ｖ_０−Ｑ_０
＝Ｃ・（−１） …（４）
の電荷Ｑが発生する。なお、（４）式の計算では上記（１）式を用いた。

つまり、撮像素子７の第１電極７４には、この状態で、（＋Ｑ_０＋Ｑ）［Ｃ］の電荷が生じている。

一方、撮像素子７の第１電極７４に新たに電荷＋Ｑが発生することに付随して、ＴＦＴ８を介する孤立系の他端側に位置する増幅回路１８のコンデンサ１８ｂの一方の電極（図８中では左側の電極）には、新たに−Ｑの電荷が発生する。コンデンサ１８ｂの当該電極には、前述したｋＴＣノイズに起因して生じた電荷−ｑが溜まっているため、コンデンサ１８ｂの当該電極に溜まった電荷は（−ｑ−Ｑ）［Ｃ］となる。

そのため、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂの両電極間の電圧ｖは（ｑ−Ｑ）／Ｃｆとなり、この電圧ｖが増幅回路１８のオペアンプ１８ａに反転入力されるため、新たに−Ｑの電荷が発生した後に増幅回路１８から出力される電圧値Ｖfiは、
Ｖfi＝Ｖ_０−ｖ
＝Ｖ_０−（−ｑ−Ｑ）／Ｃｆ …（５）
となる（図９参照）。

制御手段２２は、ＴＦＴ８をオン状態としたまま所定時間放置して、撮像素子７や増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに十分に電荷Ｑを生じさせた後、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇへの信号読み出し用の電圧の印加を停止してＴＦＴ８をオフ状態とし（図１０（Ｂ）および図９の「ＴＦＴoff」参照）、読み出し回路１７（ｍ）の相関二重サンプリング回路１９に２回目のパルス信号Ｓｐ２を送信して（図１０（Ｃ）参照）、相関二重サンプリング回路１９にその時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持させる（図９の「ＣＤＳ保持」（右側）参照）。

相関二重サンプリング回路１９は、２回目のパルス信号で電圧値Ｖfiを保持すると、電圧値の差Ｖfi−Ｖinすなわち読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）を算出して出力する。その際、読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）は上記（５）式および（３）式を用いて、
Ｖ（ｍ，ｎ）＝Ｖfi−Ｖin
＝｛Ｖ_０−（−ｑ−Ｑ）／Ｃｆ｝−｛Ｖ_０＋ｑ／Ｃｆ｝
＝Ｑ／Ｃｆ …（６）
と算出される。

このように、相関二重サンプリング回路１９で増幅回路１８から出力される電圧値の差Ｖfi−Ｖinを算出し、読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）として出力することで、初期電圧Ｖ_０や、ｋＴＣノイズに起因して生じた電荷ｑに起因する電圧が相殺され、読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）は、逆バイアス電圧Ｖbiasを０［Ｖ］から−１［Ｖ］に変化させたことにより撮像素子７に新たに発生した電荷Ｑのみに依存する値となる。

上記のようにＮ種類の異なる逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量（上記の場合は−１［Ｖ］）をΔＶbias（ｎ）とすると、上記（４）式は、新たに発生する電荷Ｑと、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）との間に、
Ｑ＝Ｃ・ΔＶbias（ｎ） …（７）
の関係が成り立つことを表している。

これを上記（６）式に代入すると、
Ｖ（ｍ，ｎ）＝Ｑ／Ｃｆ
＝（Ｃ／Ｃｆ）・ΔＶbias（ｎ） …（８）
となる。このことから分かるように、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）は、読み出し回路１７（ｍ）でＣ／Ｃｆの増幅率で増幅されて読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）として出力され、Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値に変換されて制御手段２２に送信される。

なお、相関二重サンプリング回路１９に送信するパルス信号Ｓｐ１とＳｐ２は、ＴＦＴ８が同じ状態である場合に送信されることが好ましい。本実施形態では、ＴＦＴ８がともにオフ状態である時点でパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２をそれぞれ送信する場合について説明したが、ＴＦＴ８がオン状態の時点でパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２を送信するように構成してもよく、ＴＦＴ８がオン状態の時点でパルス信号Ｓｐ１を送信して増幅回路１８から出力されている電圧値を保持させる場合には、ＴＦＴ８が同じくオン状態である時点でパルス信号Ｓｐ２を送信して２回目のサンプルホールドを行うように構成することが好ましい。

このように、本実施形態と同様の効果を実現できるものであれば、ＴＦＴ８のオン／オフやパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２の送信等の処理の順序は、本実施形態の場合に限定されない。

制御手段２２は、上記のように、逆バイアス電圧Ｖbiasが１種類目の変化量ΔＶbias（１）（すなわち上記の場合は−１［Ｖ］）で０［Ｖ］から変化された際に、読み出し回路１７（ｍ）から出力され送信されてきた読み出し電圧を、読み出し電圧Ｖ（ｍ，１）として逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（１）（＝−１［Ｖ］）と対応付けて記憶手段２３に記憶させる。

続いて、制御手段２２は、図１０（Ｄ）に示すように、逆バイアス電圧Ｖbiasを基準電圧値である０［Ｖ］に戻し、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すように、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃや撮像素子７のスイッチ素子であるＴＦＴ８をオン状態として、撮像素子７の空読み出しを行って撮像素子７をリセットする。

そして、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）を変えて、上記と同様の処理を行う。すなわち、制御手段２２は、図１０（Ｄ）に示すように、今度は、例えば、逆バイアス電圧Ｖbiasを０［Ｖ］から−２［Ｖ］に変化させ、すなわち逆バイアス電圧Ｖbiasを２種類目の変化量ΔＶbias（２）だけ変化させて上記と同様に処理を行う。

そして、逆バイアス電圧Ｖbiasを２種類目の変化量ΔＶbias（２）（すなわちこの場合は−２［Ｖ］）で変化させた際に、読み出し回路１７（ｍ）から出力され送信されてきた読み出し電圧を、読み出し電圧Ｖ（ｍ，２）として逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（２）（＝−２［Ｖ］）と対応付けて記憶手段２３に記憶させる。

制御手段２２は、このようにして、予め設定されたＮ種類の変化量ΔＶbias（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ）で逆バイアス電圧Ｖbiasを０［Ｖ］からそれぞれ変化させ、逆バイアス電圧Ｖbiasの各変化量ΔＶbias（ｎ）と、各変化量ΔＶbias（ｎ）ごとの読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）とをそれぞれ対応付けて記憶手段２３に記憶させる。

そして、上記の所定個の種類（すなわちＮ種類）の読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の読み出し、および記憶手段２３への保存が終了すると、制御手段２２は、例えば図１１に示すように、仮想的なグラフ上で逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）に対してそれらをプロットする。

上記（７）式、（８）式に示したように、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbias（ｎ）を変化させたことにより撮像素子７の第１電極７４に新たに発生する電荷Ｑは、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）の絶対値があまり大きくならない範囲では変化量ΔＶbias（ｎ）に比例し増減し、それに比例して読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）も増減する。

そのため、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）に対する各読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の各プロットは、グラフ上でほぼ直線状に並ぶため、各プロットを直線近似することで、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）に対する読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の変化率a（ｍ）を算出することができる。

制御手段２２は、このようにして、例えば最小二乗法等の手法を用いて各プロットを直線近似して各読み出し回路１７（ｍ）における変化率ａ（ｍ）をそれぞれ算出する。そして、予め設定されたいわば理想的な変化率ａ^＊と変化率ａ（ｍ）との比ｒ（ｍ）、すなわち、
ｒ（ｍ）＝ａ^＊／ａ（ｍ） …（９）
をそれぞれ算出して、各読み出し回路１７（ｍ）についてそれぞれ比ｒ（ｍ）を補正データｒ（ｍ）として演算し、記憶手段２３に記憶させる。

このように、第１の演算手法を用いれば、通常の放射線画像撮影における電気信号Ｄの読み出し動作と同様の動作で読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）を読み出して、各読み出し回路１７（ｍ）ごとに補正データｒ（ｍ）を演算することが可能となる。

そのため、各読み出し回路１７（ｍ）から読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）を的確に読み出して補正データｒ（ｍ）を的確に算出することが可能となるとともに、通常の放射線画像撮影における撮像素子７からの電気信号Ｄの読み出しと同様のプログラム構成により補正データｒ（ｍ）の演算を行うことが可能となり、補正データｒ（ｍ）の演算プログラムを容易に構築することが可能となる。

なお、上記の第１の演算手法および後述する第２の演算手法では、上記（８）式に示したように、撮像素子７から得られる読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）が逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）に比例して変化することを利用して、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを変化させて、撮像素子７から種々の値の電荷Ｑを読み出し回路１７（ｍ，ｎ）の増幅回路１８に供給するようになっている。

そのため、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを種々変化させることで、撮像素子７から読み出し回路１７（ｍ，ｎ）の増幅回路１８に供給する電荷Ｑを種々変化させた状態を形成することが可能となり、また、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを種々変化させるだけで、容易かつ的確に撮像素子７から種々の読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）を読み出されるように構成されている。

また、上記の第１の演算手法では、実験等により等価寄生容量Ｃが予め分かっている撮像素子７を用いることが可能である。このように、等価寄生容量Ｃが予め分かっている撮像素子７を用いることで、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８に新たに供給される電荷Ｑの大きさが分かった状態で補正データｒ（ｍ）を算出することが可能となり、用いられる撮像素子７の等価寄生容量Ｃに応じて補正データｒ（ｍ）をさらに補正することも可能となる。

［第２の演算手法］
上記の第１の演算手法では、通常の放射線画像撮影における電気信号Ｄの読み出し動作と同様の動作を行わせるために、図１０に示したように、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを０［Ｖ］として空読み出し等を行った後、逆バイアス電圧Ｖbiasを例えば−１［Ｖ］等に変化させる。

そして、読み出し回路１７（ｍ）の相関二重サンプリング回路１９に対する１回目のパルス信号Ｓｐ１による増幅回路１８からの出力電圧値Ｖinの保持と２回目のパルス信号Ｓｐ２による増幅回路１８からの出力電圧値Ｖfiの保持との間すなわち二重サンプリングの間は撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの値を変えずに、読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）を読み出す場合について説明した。

しかし、読み出し回路１７（ｍ）の相関二重サンプリング回路１９における二重サンプリングの間に撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを変化させることで、読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の読み出しをより迅速に行うことが可能となる。以下、このようにして行う第２の演算手法について説明する。

なお、ここでも、読み出し回路１７（ｍ）に信号線６を介して接続されている複数の撮像素子７のうち、１つの撮像素子７を用いて読み出し回路１７（ｍ）についての補正データｒ（ｍ）を演算する場合について説明する。その際、当該１つの撮像素子７としては、異常な電気信号を出力したり或いは電気信号を全く出力しない等の欠陥が有しないことが予め分かっている撮像素子７が用いられる。

具体的には、この第２の演算手法では、制御手段２２は、図１２に示すように、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを０［Ｖ］とし（図１２（Ｄ）参照）、当該撮像素子７のＴＦＴ８をオン状態とした状態で（図１２（Ｂ）参照）、当該撮像素子７に信号線６を介して接続された読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオン状態として短絡させて（図１２（Ａ）参照）、撮像素子７の空読み出しを行う。

この状態で、増幅回路１８の出力端子からはオフセット分の初期電圧Ｖ_０が出力されており、等価寄生容量Ｃを有する撮像素子７の第１電極７４と第２電極７８との間に初期電圧Ｖ_０と逆バイアス電圧（０［Ｖ］）とがかかっている状態である。そのため、撮像素子７の第１電極７４には初期のオフセット分の電荷として電荷＋Ｑ_０（＝Ｃ・Ｖ_０。上記（１）式参照）が発生する。

上記の第１の演算手法では、ここでＴＦＴ８を一旦オフ状態とし、その後の処理で再度オン／オフされたが、第２の演算手法では、ＴＦＴ８はオン状態のまま保持される。

そして、制御手段２２は、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオフ状態とする（図１２（Ａ）参照）。その際、前述したように、ｋＴＣノイズが発生し、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに電荷ｑが蓄積されるため、増幅回路１８から電圧値Ｖin（＝Ｖ_０＋ｑ／Ｃｆ。上記（３）式参照）が出力される。

制御手段２２は、図１２（Ｃ）に示すように、この状態で読み出し回路１７（ｍ）の相関二重サンプリング回路１９に１回目のパルス信号Ｓｐ１を送信して、相関二重サンプリング回路１９にその時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持させる。

続いて、制御手段２２は、図１２（Ｄ）に示すように、この状態で、すなわち撮像素子７のＴＦＴ８をオン状態とし、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃは閉じた状態（オフ状態）で、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの電圧を０［Ｖ］から所定の変化量ΔＶbias（１）（例えば−１［Ｖ］）だけ変化させる。

すると、撮像素子７の第１電極７４と第２電極７８との間に初期電圧Ｖ_０分だけかかっていた電圧が（ΔＶbias（１）＋Ｖ_０）［Ｖ］に変化し、撮像素子７の第１電極７４には、もともと生じていた電荷＋Ｑ_０に加えて、新たに電荷Ｑ（＝Ｃ・ΔＶbias（１）。上記（４）式、（７）式参照）が発生する。

そのため、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂの一方の電極（図８中では左側の電極）には、新たに−Ｑの電荷が発生し、コンデンサ１８ｂの当該電極に溜まった電荷は（−ｑ−Ｑ）［Ｃ］となり、増幅回路１８から出力される電圧値Ｖfiは｛Ｖ_０−（−ｑ−Ｑ）／Ｃｆ｝［Ｖ］（上記（５）式参照）となる。

そして、制御手段２２は、図１２（Ｃ）に示すように、この状態で読み出し回路１７（ｍ）の相関二重サンプリング回路１９に２回目のパルス信号Ｓｐ２を送信して、相関二重サンプリング回路１９にその時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持させる。

相関二重サンプリング回路１９は、２回目のパルス信号で電圧値Ｖfiを保持すると、電圧値の差Ｖfi−Ｖinを算出して読み出し電圧Ｖ（ｍ，１）として出力し、読み出し電圧Ｖ（ｍ，１）はＡ／Ｄ変換器２０でデジタル値に変換されて制御手段２２に送信される。なお、読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）に関する上記（６）〜（８）式の関係は第２の演算手法においても満たされている。

制御手段２２は、上記のように、逆バイアス電圧Ｖbiasが１種類目の変化量ΔＶbias（１）（すなわち上記の場合は−１［Ｖ］）で０［Ｖ］から変化された際に、読み出し回路１７（ｍ）から出力され送信されてきた読み出し電圧を、読み出し電圧Ｖ（ｍ，１）として逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（１）（＝−１［Ｖ］）と対応付けて記憶手段２３に記憶させる。

また、制御手段２２は、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオン状態として短絡させ（図１２（Ａ）参照）、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasを０［Ｖ］に戻して（図１２（Ｄ）参照）、撮像素子７内に蓄積されている電荷を放出させて撮像素子７の空読み出しを行った後、再度読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃをオフ状態として（図１２（Ａ）参照）、上記の動作を繰り返す。

しかし、次の動作では、読み出し回路１７（ｍ）の相関二重サンプリング回路１９に１回目のパルス信号Ｓｐ１を送信して増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持させた後、前回の動作における変化量ΔＶbias（１）とは異なる変化量ΔＶbias（２）（すなわち例えば−２［Ｖ］）で撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの電圧を０［Ｖ］から変化させる。

制御手段２２は、このようにして、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）を変えながら上記と同様の処理を行い、読み出し回路１７（ｍ）から出力され送信されてきた読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）を逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）と対応付けて記憶手段２３に記憶させていく。

そして、上記の所定個の種類（すなわちＮ種類）の読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の読み出し、および記憶手段２３への保存が終了すると、制御手段２２は、第１の演算手法の場合と同様にして、例えば図１１に示すように、仮想的なグラフ上で逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）に対してそれらをプロットする。

そして、各プロットを直線近似し、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）に対する読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の変化率a（ｍ）を算出し、予め設定された変化率ａ^＊と、各読み出し回路１７（ｍ）における変化率ａ（ｍ）との比ｒ（ｍ）（＝ａ^＊／ａ（ｍ）。上記（９）式参照）をそれぞれ算出する。

制御手段２２は、このようにして、各読み出し回路１７（ｍ）についてそれぞれ比ｒ（ｍ）を補正データｒ（ｍ）として演算し、記憶手段２３に記憶させる。

このように、第２の演算手法を用いれば、撮像素子７の空読み出しと、各読み出し回路１７（ｍ）からの読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の読み出しとを連続的に行うことが可能となる。そのため、各読み出し回路１７（ｍ）から読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）を的確に読み出して補正データｒ（ｍ）を的確に算出することが可能となるとともに、読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の読み出しをより迅速に行うことが可能となる。

［複数の撮像素子を用いた補正データの演算手法］
上記の第１の演算手法や第２の演算手法では、各読み出し回路１７（ｍ）についての補正データｒ（ｍ）を演算する際に、信号線６を介して当該読み出し回路１７（ｍ）に接続されている複数の撮像素子７のうち、電荷Ｑを読み出す対象として１つの撮像素子７を用いて演算する場合について説明した。

これは、図５に示したように、各層を積層させて撮像素子７を形成し、しかも、全ての撮像素子７を同じプロセスで形成するため、撮像素子７が異常な電気信号を出力したり電気信号を全く出力しない等の欠陥が有しないものであれば、ほぼ同一の等価寄生容量Ｃを有するものとなり、ほぼ同一の電荷Ｑが読み出されるという知見に基づく。そして、各読み出し回路１７（ｍ）ごとに、信号線６を介してそれに接続された１つの撮像素子７のみを用いて補正データｒ（ｍ）を演算することで、迅速に補正データｒ（ｍ）を演算することが可能となるという効果が得られる。

しかし、撮像素子７の等価寄生容量Ｃがほぼ同一の値を有するものとなるとはいえ、ある程度のばらつきが生じる場合も多く、各撮像素子７から読み出される電荷Ｑが確実に同一の値となるとは必ずしも言い切れない。

そのため、そのような場合には、信号線６を介して各読み出し回路１７（ｍ）に接続されている複数の撮像素子７のうち、読み出し回路１７（ｍ）についての補正データｒ（ｍ）を演算するために電荷Ｑを読み出す対象として、欠陥を有しない複数の撮像素子７を選択して用いるように構成することが可能である。

撮像素子７ごとの読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の読み出しにおいては、上記の第１の演算手法や第２の演算手法における読み出しの手法を用いることができる。その際、図１３に示すように、各撮像素子７からは、逆バイアス電圧Ｖbiasの各変化量ΔＶbias（ｎ）ごとに、選択された複数の撮像素子７の個数分の読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）が得られる。

そのため、例えば、逆バイアス電圧Ｖbiasの各変化量ΔＶbias（ｎ）ごとに、選択された複数の撮像素子７の個数分の読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ）の平均値Ｖave（ｍ，ｎ）を算出し、その各平均値Ｖave（ｍ，ｎ）を逆バイアス電圧Ｖbiasの各変化量ΔＶbias（ｎ）に対する読み出し電圧の値とみなして、仮想的なグラフ上にプロットし、最小二乗法等の手法を用いて各プロットを直線近似して、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）に対する変化率a（ｍ）を算出するように構成することが可能である。

そして、予め設定された変化率ａ^＊と、この平均値Ｖave（ｍ，ｎ）の変化率ａ（ｍ）との比ｒ（ｍ）（＝ａ^＊／ａ（ｍ）。上記（９）式参照）を、それぞれ各読み出し回路１７（ｍ）についての補正データｒ（ｍ）として演算し、記憶手段２３に記憶させる。

このように、複数の撮像素子７を用いて各読み出し回路１７（ｍ）の補正データｒ（ｍ）を演算するように構成すれば、各撮像素子７の等価寄生容量Ｃのばらつきが相殺されるため、各読み出し回路１７（ｍ）についてより的確な補正データｒ（ｍ）を得ることが可能となる。

［補正データによる電気信号の補正］
本実施形態では、上記のようにして、放射線画像撮影装置１の演算手段である制御手段２２により演算され算出された各読み出し回路１７（ｍ）について補正データｒ（ｍ）が、記憶手段２３に保存されるようになっている。

そして、制御手段２３は、通常の放射線画像撮影時において、放射線画像撮影装置１に放射線が照射された後、各撮像素子７から読み出された電荷が読み出し回路１７（ｍ）で増幅される等して出力された電気信号Ｄを、当該読み出し回路１７（ｍ）について予め演算した前記補正データｒ（ｍ）に基づいて補正するようになっている。

具体的には、制御手段２３は、各撮像素子７から読み出し回路１７（ｍ）を介して出力された電気信号Ｄに対して、当該撮像素子７が信号線６を介して接続されている読み出し回路１７（ｍ）の補正データｒ（ｍ）を記憶手段２３から読み出して、
Ｄ^＊＝Ｄ・ｒ（ｍ） …（１０）
に従って撮像素子７ごとに補正し、電気信号Ｄ^＊を当該撮像素子７からの画像データＤ^＊として算出して、記憶手段２３に記憶させたり、外部装置に送信したりするようになっている。

以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの値を変化させた場合の逆バイアス電圧Ｖbias（逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ））と、読み出し回路１７（ｍ）から出力された電気信号（読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ））の値とに基づいて、読み出し回路１７（ｍ）ごとに電気信号Ｄを補正するための補正データｒ（ｍ）を演算するように構成した。

その際、所定の等価寄生容量Ｃを有する撮像素子７を一種のコンデンサとして用いると、逆バイアス電圧Ｖbiasやその変化量ΔＶbias（ｎ）の絶対値があまり大きくならない範囲では、コンデンサとしての撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbiasに比例した量の電荷Ｑが撮像素子７の第１電極７４や第２電極７８に新たに発生し、それに付随して読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８に電荷Ｑが供給される。

本発明では、これを利用して、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）を制御して、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８に供給する電荷Ｑの量を逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）に比例した量に制御する。

そのため、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの値を的確に変化させることで、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８に供給される電荷Ｑの量を的確に制御することが可能となるとともに、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８から出力される電気信号（読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ））を、逆バイアス電圧Ｖbiasの変化量ΔＶbias（ｎ）に比例して容易かつ的確に変化させることが可能となる。

また、それにより、撮像素子７に印加する逆バイアス電圧Ｖbiasの値を的確に変化させて、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８から出力される電気信号（読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ））を定量的に解析することが可能となり、補正データｒ（ｍ）を定量的に演算して的確に取得することが可能となる。

そして、撮像素子７の材質や製造プロセス等を考慮してその等価寄生容量Ｃを算出し、或いは実験的に撮像素子７の等価寄生容量Ｃを測定し、或いは読み出し回路１７（ｍ）に接続されている複数の撮像素子７について電気信号（読み出し電圧Ｖ（ｍ，ｎ））の平均値Ｖave（ｍ，ｎ）を算出する等すれば、補正データｒ（ｍ）を定量的に演算してより的確な補正データｒ（ｍ）を取得することが可能となる。

さらに、放射線画像撮影装置１に既設の撮像素子７や逆バイアス電源１４を用いて補正データｒ（ｍ）を取得することができるため、読み出し回路１７（ｍ）の増幅回路１８の入力側に擬似信号入力装置等の新たな回路を接続する必要がなく、新たな回路からノイズが混入することを的確に防止することが可能となり、得られる放射線画像の画質が低下することを確実に防止することが可能となる。

なお、放射線画像撮影装置１では画像データＤ^＊の算出を行わず、外部装置に対して、放射線画像撮影装置１から放射線画像撮影で各撮像素子７から得られた電気信号Ｄとともに読み出し回路１７（ｍ）ごとの各補正データｒ（ｍ）を送信して、外部装置で当該放射線画像撮影装置１の各撮像素子７についての画像データＤ^＊の算出を行うように構成することも可能である。

また、放射線画像撮影装置１で算出された読み出し回路１７（ｍ）ごとの各補正データｒ（ｍ）を外部の記憶装置に送信して記憶させておき、放射線画像撮影時に、放射線画像撮影装置１から放射線画像撮影で各撮像素子７から得られた電気信号Ｄのみを送信して、外部装置で当該放射線画像撮影装置１の各撮像素子７についての画像データＤ^＊の算出を行うように構成することも可能である。

なお、上記のように構成する場合でも、放射線画像撮影装置１で、例えば定期的に読み出し回路１７（ｍ）ごとの各補正データｒ（ｍ）が算出されて更新されることは言うまでもない。

本実施形態に係る放射線画像撮影装置を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本実施形態に係る基板の構成を示す平面図である。 図３の基板上の小領域に形成された撮像素子と薄膜トランジスタ等の構成を示す拡大図である。 図４におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 ＣＯＦやＰＣＢ基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。 本実施形態に係る放射線画像撮影装置の等価回路図を表す図である。 図７における１画素分についての等価回路図である。 相関二重サンプリング回路における二重サンプリングの手法を説明する図である。 （Ａ）第１の演算手法における電荷リセット用スイッチのオン／オフ切り替え、（Ｂ）ＴＦＴのオン／オフ切り替え、（Ｃ）パルス信号の発信の各タイミングチャートを表す図である。 逆バイアス電圧の変化量に対する読み出し電圧（電気信号）のプロットの一例を示すグラフである。 （Ａ）第２の演算手法における電荷リセット用スイッチのオン／オフ切り替え、（Ｂ）ＴＦＴのオン／オフ切り替え、（Ｃ）パルス信号の発信、（Ｄ）逆バイアス電圧の変化の各タイミングチャートを表す図である。 複数の撮像素子からの各読み出し電圧（電気信号）の平均値、および逆バイアス電圧の変化量に対する各平均値のプロットの一例を示すグラフである。

符号の説明

１ 放射線画像撮影装置
６ 信号線
７ 撮像素子
８ ＴＦＴ（スイッチ素子）
１４ 逆バイアス電源
１７、１７（ｍ） 読み出し回路
１８ 増幅回路
１９ 相関二重サンプリング回路
２２ 制御手段（制御手段、演算手段）
ａ（ｍ） 変化率
ａ^＊ 理想的な変化率（予め設定された読み出し回路に求められる変化率）
Ｄ 電気信号
Ｄ^＊ 画像データ
ｒ（ｍ） 補正データ、比
Ｖ（ｍ，ｎ） 読み出し電圧（読み出し回路から出力された電気信号）
Ｖave（ｍ，ｎ） 読み出し電圧の平均値（電気信号の平均値）
Ｖbias 逆バイアス電圧
ΔＶbias（ｎ） 逆バイアス電圧の変化量

Claims (8)

1. 放射線の照射により電荷を発生させる撮像素子が二次元状に配列された放射線画像撮影装置において、
   前記撮像素子から信号線を通じて電荷を読み出し、前記撮像素子ごとに前記電荷を電気信号に変換する読み出し回路と、
   オン状態とされることにより前記撮像素子に蓄積された前記電荷の前記信号線に放出させるスイッチ素子と、
   前記撮像素子に印加する逆バイアス電圧を供給する逆バイアス電源と、
   前記逆バイアス電源から前記撮像素子に印加される前記逆バイアス電圧を制御し、前記スイッチ素子のオン／オフを制御する制御手段と、
   前記撮像素子に印加する前記逆バイアス電圧の値を変化させた場合の前記逆バイアス電圧と前記読み出し回路から出力された前記電気信号の値とから、前記読み出し回路ごとに前記電気信号を補正するための補正データを演算する演算手段と、
   を備えることを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記演算手段は、前記制御手段の制御により前記撮像素子に異なる値の前記逆バイアス電圧が印加された場合の、前記読み出し回路から出力された前記電気信号の値の変化率を算出し、予め設定された前記読み出し回路に求められる変化率と算出した前記変化率との比を前記補正データとして演算することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記制御手段は、前記撮像素子に基準電圧値の前記逆バイアス電圧を印加し、前記スイッチ素子をオン状態とした後、前記スイッチ素子を一旦オフ状態とし、前記撮像素子に前記基準電圧値から所定の変化量だけ変化させた前記逆バイアス電圧を印加し、前記スイッチ素子を再度オン状態として前記読み出し回路から前記電気信号を出力させる処理を、前記撮像素子に印加する前記逆バイアス電圧の前記変化量を変化させて繰り返し行うことを特徴とする請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記読み出し回路は、前記撮像素子から出力された電荷に応じて電圧を出力する増幅回路と、前記増幅回路から出力される前記電圧値を保持するサンプルホールド機能を有する相関二重サンプリング回路を備え、
   前記制御手段は、さらに前記読み出し回路の前記相関二重サンプリング回路におけるサンプルホールド機能のオン／オフを制御するように構成されており、前記撮像素子に基準電圧値の前記逆バイアス電圧を印加し、前記スイッチ素子をオン状態とした状態で、前記相関二重サンプリング回路に１回目のサンプルホールドを行わせ、前記撮像素子に印加する前記逆バイアス電圧を前記基準電圧値所定の変化量だけ変化させた値に切り替えて前記相関二重サンプリング回路に２回目のサンプルホールドを行わせて、前記相関二重サンプリング回路に１回目と２回目のサンプルホールドで保持させた前記値の差を算出させて前記電気信号として出力させる処理を、前記撮像素子に印加する前記逆バイアス電圧の前記変化量を変化させて繰り返し行うことを特徴とする請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
5. 前記読み出し回路は、前記信号線ごとに１回路ずつ設けられており、
   前記演算手段は、前記信号線に前記スイッチ素子を介して接続されている複数の前記撮像素子のうち、欠陥がない所定の１つの撮像素子を、当該読み出し回路の前記補正データの演算のために前記電荷を読み出す対象とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
6. 前記読み出し回路は、前記信号線ごとに１回路ずつ設けられており、
   前記演算手段は、前記信号線に前記スイッチ素子を介して接続されている複数の前記撮像素子のうち、欠陥がない所定の複数の撮像素子を、当該読み出し回路の前記補正データの演算のために前記電荷を読み出す対象とすることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
7. 前記演算手段は、前記読み出し回路が、前記欠陥がない所定の複数の撮像素子からそれぞれ電荷を読み出して変換して出力した各電気信号の平均値を、前記欠陥がない所定の複数の撮像素子に印加された前記逆バイアス電圧の値に対する電気信号の値とみなして、前記補正データを演算することを特徴とする請求項６に記載の放射線画像撮影装置。
8. 前記演算手段は、放射線画像撮影時に、前記撮像素子から前記読み出し回路を介して出力された前記電気信号を、当該撮影素子が前記信号線を介して接続されている前記読み出し回路について予め演算した前記補正データに基づいて補正して、前記撮像素子ごとに画像データを算出することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。

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