JP2023111636A - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線の照射開始の検出に有利な技術を提供する。
【解決手段】複数の画素と複数の駆動線を介して複数の画素を制御する駆動回路と放射線の照射開始を検知するための検知回路と駆動制御部とを含み、駆動回路は、複数の端子を備え、駆動制御部から供給される開始信号に応じて複数の端子から活性化信号を１回ずつ順番に出力するシフト動作を行い、複数の端子は複数の駆動線のそれぞれに接続された第１端子群と複数の駆動線に接続されていない第２端子群とを含み、第１端子群はシフト動作において最初に活性化信号を出力する第１端子と最後に活性化信号を出力する第２端子とを有し、駆動制御部は、第１開始信号に応じたシフト動作が終了する前に、第２開始信号を駆動回路に供給し、駆動回路は、第１開始信号に応じたシフト動作において第２端子から活性化信号を出力した次に、第２開始信号に応じたシフト動作において第１端子から活性化信号を出力する。
【選択図】図９

Description

本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。

医療画像診断や非破壊検査において、半導体材料によって構成される平面検出器（ＦＰＤ）を用いた放射線撮像装置が実用化されている。特許文献１には、オン電圧を印加する走査線を順次切り替えながら複数の放射線検出素子から繰り返し信号を読み出すリセット処理を行うことによって、放射線の照射の開始を検出する放射線画像撮影装置が示されている。

特開２０１０－２６８１７１号公報

複数の出力端子から走査線を活性化させるための信号を順番に出力する走査回路において、出力端子の数は、全ての走査線の数以上である必要がある。一方で、例えば、走査回路に汎用品が用いられる場合において、走査線の数よりも走査回路の出力端子の数の方が多い場合がある。走査線の数よりも出力端子の数の方が多い場合、放射線の照射開始を検知する際に、走査線に接続されていない出力端子から走査線を活性化する信号が出力されている間は、何れの放射線検出素子からも信号が読み出されない。走査線に接続されていない出力端子から走査線を活性化する信号が出力されている間に放射線の照射が開始された場合、放射線検出素子からの信号を得られず、放射線の照射開始の検出が遅れてしまう可能性がある。

本発明は、放射線の照射開始の検出に有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置は、複数の行および複数の列を構成するように配された複数の画素と、行方向に延びるように配された複数の駆動線を介して前記複数の画素を制御する駆動回路と、前記複数の画素から出力される信号に応じて放射線の照射開始を検知するための検知回路と、駆動制御部と、を含む放射線撮像装置であって、前記駆動回路は、複数の端子を備え、前記駆動制御部から供給される第１開始信号および第２開始信号を含む複数の開始信号のそれぞれに応じて、シフトクロックに従って前記複数の端子のそれぞれから活性化信号を１回ずつ順番に出力するシフト動作を行い、前記複数の端子は、前記複数の駆動線のそれぞれに接続され、前記複数の駆動線のそれぞれを活性化させる前記活性化信号を連続して出力する第１端子群と、前記複数の駆動線に接続されていない第２端子群と、を含み、前記第１端子群は、前記シフト動作において前記第１端子群のうち最初に前記活性化信号を出力する第１端子と最後に前記活性化信号を出力する第２端子とを有し、前記検知回路が放射線の照射開始を検知するまでの期間において、前記駆動制御部は、前記第１開始信号に応じた前記シフト動作が終了する前に、前記第２開始信号を前記駆動回路に供給し、前記駆動回路は、前記第１開始信号に応じた前記シフト動作において前記第２端子から前記活性化信号を出力した次に、前記第２開始信号に応じた前記シフト動作において前記第１端子から前記活性化信号を出力することを特徴とする。

本発明によれば、放射線の照射開始の検出に有利な技術を提供することができる。

本実施形態の放射線撮像装置の構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の検出部の構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の画素アレイの構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の駆動回路と駆動線との接続例を示す図。 比較例の放射線撮像装置の駆動例を示す図。 比較例の放射線撮像装置で放射線の照射開始を検知する動作を示す図。 比較例の放射線撮像装置で放射線の照射開始を検知する際の問題点を示す図。 比較例の放射線撮像装置で放射線の照射開始を検知する際の問題点を示す図。 図１の放射線撮像装置の駆動例を示す図。 図１の放射線撮像装置で放射線の照射開始を検知する動作を示す図。 図３の画素アレイの変形例を示す図。 図１の放射線撮像装置の変形例を示す図。 図１２の放射線撮像装置の駆動例を示す図。 図１２の放射線撮像装置で放射線の照射開始を検知する動作を示す図。 図１、１２の放射線撮像装置を用いた放射線検出システムの構成例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

また、本発明における放射線には、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を有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。

図１～図１５を参照して、本開示の実施形態による放射線撮像装置および放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムについて説明する。図１は、本実施形態の放射線撮像装置１００の構成例を示す図である。図１に示されるように、放射線撮像装置１００は、複数の行および複数の列を構成するように配された複数の画素１０１（図３に示されている。）が配された画素アレイ１０２、行方向（図１、３において横方向。）に延びるように配された複数の駆動線１０５を介して複数の画素１０１を制御する駆動回路１０３、複数の画素１０１から出力される信号に応じて放射線の照射開始を検知するための検知回路１１１、駆動制御部１１４、を含む。また、放射線撮像装置１００は、駆動回路１０３と協働して画素１０１に蓄えられた電荷を電気信号に変換して読み出す読出回路１０４、読出回路１０４から出力される電気信号を画像信号として取り出すための画像入力部１１３を含みうる。さらに、放射線撮像装置１００は、放射線撮像装置１００内の各構成を制御するための制御部１１２を含みうる。

検出部１１０は、図２に示されるように、シンチレータ１１５、画素アレイ１０２、駆動回路１０３、読出回路１０４を含みうる。シンチレータ１１５は、例えばＸ線などの放射線を画素１０１で検知可能な光に変換する。画素アレイ１０２は、行列状に配された複数の画素１０１を備え、シンチレータ１１５によって放射線から変換された光を電荷に変換する。駆動回路１０３は、行列状に配された複数の画素１０１を、駆動線１０５を介して行ごとに選択する。駆動回路１０３は、例えば、図２に示されるように、複数のドライバＩＣ２０３によって構成されていてもよい。読出回路１０４は、駆動回路１０３によって選択された画素１０１に蓄えられた電荷に応じた電気信号を出力する。読出回路１０４は、例えば、図２に示されるように、複数のリードアウトＩＣ２０４によって構成されていてもよい。

図３には、画素アレイ１０２の構成例が示されている。上述のように、画素アレイ１０２には、複数の画素１０１が配されている。それぞれの画素１０１は、シンチレータ１１５で放射線から生成された光を電荷に変換する変換素子１０９、変換素子１０９で生成された電荷に応じた信号を、列方向（図３において縦方向。）に延びるように配された複数の信号線１０６のうち対応する信号線に読み出すためのスイッチ素子１０８を含む。変換素子１０９には、例えば、フォトダイオードなどが用いられる。スイッチ素子１０８には、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などが用いられる。駆動回路１０３から複数の駆動線１０５のそれぞれを活性化させる活性化信号が出力され、活性化信号が入力された駆動線に接続されたスイッチ素子１０８がオン動作することによって、信号線１０６に画素１０１から信号が読み出される。

本実施形態において、放射線をシンチレータ１１５によって変換素子１０９で検知可能な光に変換する、所謂、間接型の変換素子が画素アレイ１０２に配される例が示されているが、これに限られることはない。シンチレータ１１５が配されず、変換素子１０９が、放射線を直接、電荷信号に変換する、直接型の変換素子が画素アレイ１０２に配されていてもよい。

画素アレイ１０２には、バイアス源３０７から変換素子１０９にバイアス電圧を供給するためのバイアス線１０７が配されている。バイアス源３０７は、検知回路１１１とともに放射線撮像装置１００に配されうる。検知回路１１１は、複数の画素１０１から出力される信号としてバイアス線１０７を流れる電流に応じて放射線の照射開始を検知する。より具体的には、バイアス線１０７は、放射線が入射した際に、変換素子１０９に電流が流れ電荷が蓄積されるが、この電荷を供給するバイアス源３０７に接続されている。スイッチ素子１０８がオン動作した際に、変換素子１０９に蓄えられた電荷が信号線１０６に放出されるが、同時に、バイアス線１０７に接続されたバイアス源３０７から電荷が補充される。この際に、電流が流れるため、駆動線１０５が活性化されスイッチ素子１０８がオン動作したときのバイアス線１０７に流れる電流の変化を検知することによって、放射線の照射開始を検知することが可能になる。

図３、４には、駆動回路１０３と駆動線１０５との接続例が示されている。駆動回路１０３は、複数の駆動線１０５のそれぞれを活性化させるための活性化信号を出力する複数の端子Ｇを含んでいる。また、駆動回路１０３は、例えば、シフトレジスタを含み、駆動制御部１１４から供給される複数の開始信号のそれぞれに応じて、シフトクロックに従って複数の端子Ｇのそれぞれから活性化信号を１回ずつ順番に出力するシフト動作を行う。このような駆動回路１０３において、駆動回路１０３を構成するドライバＩＣ２０３には、汎用品が用いられる場合がある。画素アレイ１０２は、用途によって総画素数がまちまちであり、画素アレイ１０２によって駆動線１０５の数が異なってくる。駆動線１０５を活性化させるための活性化信号を順番に出力する駆動回路１０３において、活性化信号を出力する端子の数は、全ての駆動線１０５の数以上である必要がある。一方で、ドライバＩＣ２０３に汎用品を用いた場合、複数のドライバＩＣ２０３によって構成された駆動回路１０３に配される活性化信号を出力する端子の数が、駆動線１０５の数よりも多くなってしまう場合がある。

図３、４は、画素アレイ１０２に配された駆動線１０５よりも、駆動回路１０３に配された端子Ｇの方が多い場合を示している。この場合、駆動回路１０３に配された複数の端子Ｇは、複数の駆動線１０５のそれぞれに接続され、複数の駆動線１０５のそれぞれを活性化させる活性化信号を連続して出力する端子群３０１と、複数の駆動線１０５に接続されていない端子群３０２と、を含む。図３に示されるように、本実施形態おいて、駆動回路１０３に配された端子Ｇのうち端子Ｇ_ｉから端子Ｇ_{ｉ＋ｎ－１}までのｎ個の端子が、それぞれ対応する駆動線１０５に接続された端子群３０１である。駆動回路１０３に配された端子Ｇのうち端子Ｇ_１から端子Ｇ_ｉ－１までのｉ個の端子、および、端子Ｇ_ｉ＋ｎから端子Ｇ_{ｉ＋ｎ＋ｋ}までのｋ＋１個の端子が、駆動線１０５に接続されていない端子群３０２である。

駆動回路１０３は、例えば、シフトレジスタを含み、活性化信号を出力する端子が順番に選択されるため、駆動線１０５に接続されていない端子群３０２に含まれる端子Ｇからも順番に活性化信号が出力される。端子群３０２に含まれる端子Ｇから活性化信号が順番に出力されている間は、バイアス線１０７には電流が流れない。つまり、端子群３０２に含まれる端子Ｇから活性化信号が順番に出力されている間に放射線の照射が開始された場合、画素１０１からの信号を得られず、放射線の照射開始の検知が遅れてしまう可能性がある。例えば、駆動線１０５の数が３０００本程度、駆動線１０５に接続されていない端子群３０２に含まれる端子の数が３０本程度であったとすると、画素アレイ１０２の１つの画像の操作時間の約１％の時間にわたって、放射線の照射開始を検知できない可能性がある。１つの駆動線１０５の駆動時間（例えば、１つの駆動線１０５に活性化信号を出力する時間。）を３０μｓとした場合、約１ｍｓは放射線の検知が行われない不感時間になってしまう。画素１０１のサイズと画素アレイ１０２のサイズによっては、端子群３０２に含まれる端子の数が１００個程度になる可能性があり、３ｍｓから４ｍｓの不感時間が生じる可能性がある。

図５～８を用いて、駆動回路１０３に配された端子Ｇ_１から端子Ｇ_{ｉ＋ｎ＋ｋ}まで、順番に活性化信号を出力させ、端子Ｇ_{ｉ＋ｎ＋ｋ}の次に端子Ｇ_１から活性化信号を出力させる比較例の動作の、上述の問題点について詳しく説明する。図５に示されるように、放射線撮像装置１００において放射線の照射開始を検知する際に、画素１０１の変換素子１０９に蓄積される暗電流成分を読み出す動作を繰り返し行っている。この場合、駆動回路１０３は、それぞれの端子Ｇから順番に活性化信号を出力し、対応する駆動線１０５に接続された複数のスイッチ素子１０８は、一斉にオン動作を行う。このとき、バイアス線１０７にはそれぞれの画素１０１のスイッチ素子１０８をオン動作させたことによる電流や暗電流の合計値が流れる。図５および図６には、比較例の制御方法と、放射線が入射した場合の電流波形などが記載されている。

図５には、放射線を検知する際の駆動線１０５の駆動とその際にバイアス線１０７に流れるバイアス電流Ｉｖｓとの概要が示されている。それぞれの端子Ｇにおいて、「ＯＮ」と表記されている間に、それぞれの端子Ｇに対応する駆動線１０５に活性化信号が入力する。図６には、放射線が入射する前後におけるバイアス電流Ｉｖｓの変化と、バイアス電流Ｉｖｓを電流－電圧変換した後の電圧Ｖｖｓの変化と、の詳細な時間変化が示されている。電圧Ｖｖｓは、図１に示される検知回路１１１の電流－電圧（ＩＶ）変換ＡＭＰとアナログ－デジタル変換器（ＡＤＣ）との間のノードｎの電圧でありうる。

上述のように、駆動回路１０３の端子Ｇ_１から端子Ｇ_{ｉ＋ｎ＋ｋ}まで、画素アレイ１０２の駆動線１０５との接続の有無に関係なく活性化信号が出力される。このとき、駆動線１０５が接続されていない端子群３０２に含まれる端子Ｇから活性化信号が出力されている間、バイアス線１０７には電流は流れない。より詳細には、図６の拡大図に示されるように、バイアス電流Ｉｖｓの波形は、活性化信号に応じてスイッチ素子１０８がオン動作とオフ動作との間を遷移した際に流れるインジェクション電流による上下方向のパルス状の波形を備える。この上下方向のインジェクション電流間に流れるバイアス電流Ｉｖｓが、放射線の入射が無い場合は所定の値、放射線入射された場合は入射量に応じて図の上方向に変化する。以下、バイアス電流Ｉｖｓの変化とは、パルス状のインジェクション電流間に流れる電流の変化のことを示す。

また、バイアス線１０７の電流量の変化を検出するためには、電流－電圧変換を行う必要がある。このとき、外来ノイズ、振動などの影響でインパルス状のノイズが加わる可能性があるため、ノイズを除去するためのＬＰＦの機能も、検知回路１１１のＩＶ変換ＡＭＰは備えうる。このため、電流－電圧変換を行った際に得られる電圧Ｖｖｓの波形は、図６に示されるように、立ち上がり、立下りがなまった波形となる。このとき、図６に示されるように、立ち上がり方向と立ち下り方向との時定数を変えており、立ち上がり方向は時定数を短く、立ち下がり方向は時定数を長くし、放射線の入射に対して検知を早くし、検知漏れが起き難くなるように波形を保持してもよい。このため、図６に示されるように、立ち上がりが早く、立ち下りが遅い波形が、検知回路１１１のＡＤＣに入力される。

上述したように、駆動線１０５が接続されていない端子群３０２に含まれる端子Ｇから活性化信号が出力されている期間は、バイアス電流Ｉｖｓが流れない不感期間６０１になり、放射線の検知ができない。また、不感期間６０１は、バイアス電流Ｉｖｓが流れないため、立下りが継続し電圧Ｖｖｓが低下し続ける。このため、電圧Ｖｖｓの検知範囲６０２が大きくなり、後段の検知回路１１１に配されたＡＤＣの入力幅を大きくする必要がある。

図７、８には、上述の問題点がより顕著になる例が示される。放射線撮像装置１００の仕様によっては、画素アレイ１０２に要求される駆動線１０５の本数が、駆動回路１０３の端子Ｇの数と大きく乖離し、駆動線１０５に接続されない端子群３０２に含まれる端子Ｇの数が多くなる場合が想定される。この場合、図５、６に示される場合よりも、不感期間８０１が長くなる。また、電圧Ｖｖｓの検知範囲８０２も、図６に示される場合よりも大きくなる。

この場合、放射線撮像装置１００は、不感時間８０２が長くなることから、放射線の照射開始から検知までの時間が長くなり、応答性が鈍くなる可能性がある。また、バイアス電流Ｉｖｓが流れない時間が長くなるため、電流－電圧変換した後の電圧Ｖｖｓが、マイナス方向に落ち込み、放射線の照射開始後の検出閾値に達するまでの時間が長くなってしまう。この結果、放射線の照射開始の検知が遅れてしまい、放射線の照射開始が検知されるまでに画素１０１から信号の読み出しが行われてしまうため、この期間に蓄積された電荷に応じた信号が取得できない。

さらに、電圧Ｖｖｓの検知範囲が大きくなるため、後段の検知回路１１１に配されたＡＤＣの入力幅を大きくする必要がある。検知回路１１１に配されるＡＤＣの分解能は、８Ｂｉｔなど固定の値でありうる。例えば、検知範囲８０２が、検知範囲６０２の２倍であった場合、ＡＤＣに入力される入力電圧の精度は、倍の精度になる。例えば、０．１ＶごとにＡＤ変換していた精度が、０．２Ｖごとの精度に低下してしまう。放射線の照射開始に対して、放射線の入力が無い場合とある場合との小さな電圧差を検出する必要があるため、ＡＤＣの変換精度の差が、放射線撮像装置１００における放射線の照射を検知する能力の差になる。検知範囲６０２、８０２の拡大に対して、より高い分解能を備えるＡＤＣを使用した場合、コストが増加してしまう。

以上のような問題点を鑑みて、本実施形態の放射線撮像装置１００の駆動方法を、図９、１０を用いて説明する。上述のように、シフトレジスタを含み構成される駆動回路１０３は、駆動制御部１１４から供給される開始信号に応じて、複数の端子Ｇのそれぞれから活性化信号を１回ずつ順番に出力するシフト動作を行う。つまり、駆動回路１０３は、開始信号に応じて端子Ｇ_１から端子Ｇ_{ｉ＋ｎ＋ｋ}まで、順番に活性化信号を出力する。ここで、駆動回路１０３に配された端子Ｇのうち端子群３０１に含まれる端子Ｇは、シフト動作において最初に端子Ｇ_ｉから活性化信号が出力され、最後に端子Ｇ_{ｉ＋ｎ－１}から活性化信号が出力される。換言すると、端子群３０１は、シフト動作において端子群３０１のうち最初に活性化信号を出力する端子Ｇ_ｉと最後に活性化信号を出力する端子Ｇ_{ｉ＋ｎ－１}とを有している。

これに対して、本実施形態において、検知回路１１１が放射線の照射開始を検知するまでの期間に、駆動制御部１１４は、複数の開始信号のうち第１開始信号に応じたシフト動作が終了する前に、複数の開始信号のうち第２開始信号を駆動回路１０３に供給する。これによって、駆動回路１０３は、第１開始信号に応じたシフト動作において端子Ｇ_{ｉ＋ｎ－１}から活性化信号を出力した次に、第２開始信号に応じたシフト動作において端子Ｇ_ｉから活性化信号を出力する。

このように、１つの開始信号に応じて駆動回路１０３に配されたそれぞれの端子Ｇから活性化信号が出力されているシフト動作の間に、駆動制御部１１４から後続の開始信号が供給され、後続のシフト動作が開始される。これによって、駆動線１０５に接続されていない端子群３０２に含まれる端子Ｇが単独で活性化信号を出力する時間が無くなり、図６、８に示されるような不感時間６０２、６０８をなくすことができる。つまり、図、９、１０に示されるように、駆動線１０５に接続されていない端子群３０２に含まれるそれぞれの端子Ｇが活性化信号を出力するタイミングで、駆動線１０５に接続された端子群３０１のうち何れかの端子Ｇ（端子Ｇ_ｉ～Ｇ_{ｉ＋ｎ－１}）が活性化信号を出力することになる。この駆動方式によって不感時間がなくなるため、図１０に示されるようにバイアス電流Ｉｖｓは、途切れることがなくなる。また、検知回路１１１のＩＶ変換ＡＭＰにおいて電流－電圧変換した後の電圧Ｖｖｓの落ち込みが発生し難くなるため、必要最低限の検知範囲１００２で、放射線の照射を検知することができる。

図３に示される構成において、端子Ｇ_ｉは、それぞれのシフト動作の開始からシフトクロックに従ってｉ番目に活性化信号を出力する端子である。この場合、検知回路１１１が放射線の照射開始を検知するまでの期間において、駆動制御部１１４は、第１開始信号に応じたシフト動作において複数の端子Ｇのうち端子Ｇ_{ｉ＋ｎ－１}の（ｉ－１）個前の端子Ｇが活性化信号を出力するタイミングで第２開始信号に応じたシフト動作が開始されるように、第２開始信号を駆動回路１０３に供給すればよい。

また、駆動回路１０３と駆動線１０５との接続において、端子Ｇ_１から端子Ｇ_ｉ－１が配されず、駆動線１０５に接続された端子群３０１に含まれる端子Ｇ_１が、シフト動作において最初に活性化信号を出力する端子である場合も考えられる。この場合、検知回路１１１が放射線の照射開始を検知するまでの期間において、駆動制御部１１４は、第１開始信号に応じたシフト動作において複数の端子Ｇのうち端子群３０１に含まれる端子のうち最後に活性化信号を出力する端子Ｇ_{ｉ＋ｎ－１}の次の端子Ｇが活性化信号を出力するタイミングで第２開始信号に応じたシフト動作が開始されるように、第２開始信号を駆動回路１０３に供給すればよい。これによって、上述の不感時間に起因した放射線の照射開始の検知遅れの発生が抑制できる。

図１０に示されるように、複数の開始信号のうち第１開始信号の次に駆動回路１０３に供給される開始信号が、第２開始信号であってもよい。この場合、常に１つの駆動線１０５に活性化信号が供給されることになる。しかしながら、これに限られることはない。例えば、検知感度を向上させるために複数の駆動線１０５に同時に活性化信号を供給してもよい。つまり、駆動制御部１１４は、上述の第１開始信号と第２開始信号との間に、複数の開始信号のうち少なくとも１つの開始信号を駆動回路１０３に供給してもよい。この場合、第１開始信号と第２開始信号との間の追加の開始信号に応じたシフト動作において複数の端子Ｇのうち端子群３０１に含まれる端子のうち最後に活性化信号を出力する端子Ｇの次に活性化信号を出力する端子Ｇが活性化信号を出力するタイミングで、複数の端子Ｇのうち端子群３０１に含まれる端子のうち最初に活性化信号を出力する端子Ｇが活性化信号を出力するように、さらなる追加の開始信号が、駆動制御部１１４から駆動回路１０３に供給されてもよい。

以上の動作によって、放射線撮像装置１００は、検知回路１１１が放射線の照射開始を検知する期間において、常に画素１０１からの出力される信号として、バイアス線１０７を流れるバイアス電流Ｉｖｓを検出することができる。これによって、本実施形態に示される放射線撮像装置１００は、放射線の照射開始をより確実に迅速に検知することが可能になる。

図１１、１２は、上述の放射線撮像装置１００の変形例を示す図である。図１１には、図３に示される画素アレイ１０２の変形例の画素アレイ１０２’の構成例が示されている。図１２には、画素アレイ１０２’が配された、図１に示される放射線撮像装置１００の変形例の放射線撮像装置１００’の構成例が示されている。

図１１に示されるように、画素アレイ１０２’に配される複数の画素１０１は、複数の駆動線１０５のうち互いに異なる駆動線に接続された第１画素群に属する画素１０１ａと第２画素群に属する画素１０１ｂとを含む。このとき、上述のバイアス源３０７は、第１画素群に属する画素１０１ａの変換素子１０９と、第２画素群に属する画素１０１ｂの変換素子１０９と、に電気的に独立したバイアス線１０７ａ、１０７ｂを介してバイアス電圧を供給する。

図１１に示されるように、駆動線１０５が延在する行方向に、第１画素群に属する画素１０１ａと第２画素群に属する画素１０１ｂとが、交互に配されていてもよい。この場合、互いに隣り合う第１画素群に属する画素１０１ａと第２画素群に属する画素１０１ｂとが、複数の信号線１０６のうち１つの信号線１０６を共有していてもよい。図１１に示される画素アレイ１０２において、画素１０１の数が図３に示される画素アレイ１０２と同じ場合、駆動線１０５の数は、画素群の数（電気的に独立したバイアス線の数）倍になりうる。つまり、本実施形態において、駆動線１０５の数が２倍になってしまう。このため、画素アレイ１０２’において、駆動回路１０３から駆動線１０５に順番に活性化信号を出力して走査する走査時間は、画素アレイ１０２の２倍になってしまう。しかしながら、信号線１０６の数が半分になることによって読出回路１０４の規模を半減することが可能になるためコスト的な優位性がある。

図１２に示される放射線撮像装置１００’において、検知回路１１１’の構成が図１に示される検知回路１１１と異なっている。図１２に示される構成において、バイアス線１０７が、バイアス線１０７ａとバイアス線１０７ｂとの２本になる。このため、２本のバイアス線１０７ａ、１０７ｂを流れるバイアス電流Ｉｖｓａ、Ｉｖｓｂをそれぞれ電流－電圧変換した後に、絶対値回路において両電圧の差分を取りその絶対値をＡＤ変換する。次いで、ＡＤ変換された接待値を記憶部（Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶された所定の閾値と比較器で比較することによって、放射線の照射が検知される。つまり、検知回路１１１は、第１画素群の画素１０１ａに接続されたバイアス線１０７ａを流れるバイアス電流Ｉｖｓａを表す第１信号値と、第２画素群の画素１０１ｂに接続されたバイアス線１０７ｂを流れるバイアス電流Ｉｖｓｂを表す第２信号値と、をサンプリングするタイミングの少なくとも一部が重なるように取得し、第１信号値および第２信号値に基づいて、放射線の照射開始を検知することになる。例えば、第１信号値および第２信号値の差分に基づいて放射線の照射を検知することによって、外来ノイズや振動などの影響を抑制することができる。

図１３、１４を用いて、放射線撮像装置１００’の動作について説明する。シフトレジスタなどを含み構成される駆動回路１０３は、図９、１０を用いて説明した動作と同様に、駆動制御部１１４から供給される開始信号に応じて、複数の端子Ｇのそれぞれから活性化信号を１回ずつ順番に出力するシフト動作を行う。つまり、駆動回路１０３は、開始信号に応じて端子ＧＡ_１から端子ＧＢ_{ｉ＋ｎ＋ｋ}まで、順番に活性化信号を出力する。ここで、駆動回路１０３に配された端子Ｇのうち端子群３０１に含まれる端子Ｇは、シフト動作において最初に端子ＧＡ_ｉから活性化信号が出力され、最後に端子ＧＢ_{ｉ＋ｎ－１}から活性化信号が出力される。

このとき、検知回路１１１が放射線の照射開始を検知するまでの期間に、駆動制御部１１４は、複数の開始信号のうち第１開始信号に応じたシフト動作が終了する前に、複数の開始信号のうち第２開始信号を駆動回路１０３に供給する。これによって、図９、１０を用いて説明した場合と同様に、駆動回路１０３は、第１開始信号に応じたシフト動作において端子ＧＢ_{ｉ＋ｎ－１}から活性化信号を出力した次に、第２開始信号に応じたシフト動作において端子ＧＡ_ｉから活性化信号を出力する。このように、１つの開始信号に応じて駆動回路１０３に配されたそれぞれの端子Ｇから活性化信号が出力されているシフト動作の間に、駆動制御部１１４から後続の開始信号が供給され、後続のシフト動作が開始される。これによって、駆動線１０５に接続されていない端子群３０２に含まれる端子Ｇが単独で活性化信号を出力する時間が無くなり、図６、８に示されるような不感時間６０２、６０８をなくすことができる。

図１４には、バイアス線１０７ａ、１０７ｂをそれぞれ流れるバイアス電流Ｉｖｓａ、Ｉｖｓｂ、検知回路１１１の絶対値回路によって得られるバイアス電流Ｉｖｓａとバイアス電流Ｉｖｓｂとの差分の絶対値の波形が示されている。また、図１４には、検知回路１１１のＡＤＣに入力される電流－電圧変換をした後の電圧Ｖｖｓの波形が示されている。バイアス線１０７ａ、１０７ｂは、それぞれ異なる画素群に配された画素１０１ａ、１０１ｂに接続される。バイアス線１０７ａ、１０７ｂには行ごとに各々のバイアス線１０７ａ、１０７ｂに接続されている画素１０１ａ、１０１ｂが活性化信号に応じてオン動作することによって、バイアス電流Ｉｖｓａ、Ｉｖｓｂが流れる。したがって、駆動線１０５に順次、活性化信号を与えると、駆動する行ごとに、バイアス線１０７ａとバイアス線１０７ｂとの相互にバイアス電流Ｉｖｓａ、Ｉｖｓｂが流れる。また、駆動線１０５を介ししてスイッチ素子１０８がオン動作とオフ動作との間を遷移する場合に、ＴＦＴなどのスイッチ素子１０８のゲート－ソース間、および、ゲート－ドレイン間に存在する浮遊容量によって、バイアス線１０７にはインジェクション電流が流れる。

バイアス線１０７を２本（２系統）にした場合、バイアス線１０７ａとバイアス線１０７ｂとが、近接して並行して配されうるため、線間の結合容量によって、オン動作とオフ動作との間を遷移した画素１０１（ここでは、画素１０１ａとして以下、説明する。）に接続されたバイアス線１０７ａのインジェクション電流によって、もう一方のバイアス線１０７ｂにも電流が流れる。この電流の大きさは、異なるが同方向に流れる。一方、放射線が入射した場合に変換素子１０９で生成された電荷は、スイッチ素子１０８がオン動作したときにしか流れないため、両電流の差分をとった場合、放射線によって生じる電荷は変化なく取り出し、インジェクション電流の影響を軽減させることができる。インジェクション電流の影響が軽減されるため、電圧Ｖｖｓの検知範囲１４０２は、図１０に示される検知範囲１００２よりも狭めることができる。つまり、電気的に互いに独立したバイアス線１０７を用いて、画素１０１を複数の画素群に分けることによって、放射線の照射を検知する分解能をより高めることができる。さらに、上述のように、バイアス電流Ｉｖｓａとバイアス電流Ｉｖｓｂとの差分をとることによって、バイアス線１０７ａ、１０７ｂに重畳する同相ノイズが抑制できるため、振動や外来ノイズなどの影響の抑制に効果的である。

以上の動作によって、放射線撮像装置１００、１００’は、検知回路１１１が放射線の照射開始を検知する期間において、常に画素１０１からの出力される信号として、バイアス線１０７を流れるバイアス電流Ｉｖｓを検出することができる。これによって、本実施形態に示される放射線撮像装置１００は、放射線の照射開始をより確実に迅速に検知することが可能になる。

以下、図１５を参照しながら上述の放射線撮像装置１００、１００’が組み込まれた放射線検出システムを例示的に説明する。放射線撮像装置１００、１００’に放射線を照射するための放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、放射線撮像装置１００、１００’に入射する。この入射したＸ線に患者または被験者６０６１の体内部の情報が含まれる。放射線撮像装置１００、１００’において、Ｘ線６０６０の入射に対応してシンチレータ１１５が発光し、これが光電変換素子で光電変換され、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され信号処理部としてのイメージプロセッサ６０７０によって画像処理され、制御室の表示部としてのディスプレイ６０８０で観察できる。

また、この情報は、電話回線６０９０などの伝送処理部によって遠隔地へ転送できる。これによって別の場所のドクタールームなどの表示部であるディスプレイ６０８１に表示し、遠隔地の医師が診断することも可能である。また、この情報は、光ディスクなどの記録媒体に記録することができ、またフィルムプロセッサ６１００によって記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、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、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：放射線撮像装置、１０１：画素、１０３：駆動回路、１０５：駆動性、１１１：検知回路、１１４：駆動制御部、３０１，３０２：端子群、Ｇ：端子

Claims (12)

1. 複数の行および複数の列を構成するように配された複数の画素と、行方向に延びるように配された複数の駆動線を介して前記複数の画素を制御する駆動回路と、前記複数の画素から出力される信号に応じて放射線の照射開始を検知するための検知回路と、駆動制御部と、を含む放射線撮像装置であって、
   前記駆動回路は、複数の端子を備え、前記駆動制御部から供給される第１開始信号および第２開始信号を含む複数の開始信号のそれぞれに応じて、シフトクロックに従って前記複数の端子のそれぞれから活性化信号を１回ずつ順番に出力するシフト動作を行い、
   前記複数の端子は、前記複数の駆動線のそれぞれに接続され、前記複数の駆動線のそれぞれを活性化させる前記活性化信号を連続して出力する第１端子群と、前記複数の駆動線に接続されていない第２端子群と、を含み、
   前記第１端子群は、前記シフト動作において前記第１端子群のうち最初に前記活性化信号を出力する第１端子と最後に前記活性化信号を出力する第２端子とを有し、
   前記検知回路が放射線の照射開始を検知するまでの期間において、
   前記駆動制御部は、前記第１開始信号に応じた前記シフト動作が終了する前に、前記第２開始信号を前記駆動回路に供給し、
   前記駆動回路は、前記第１開始信号に応じた前記シフト動作において前記第２端子から前記活性化信号を出力した次に、前記第２開始信号に応じた前記シフト動作において前記第１端子から前記活性化信号を出力することを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記複数の開始信号のうち前記第１開始信号の次に前記駆動回路に供給される開始信号が、前記第２開始信号であることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記駆動制御部は、前記第１開始信号と前記第２開始信号との間に、前記複数の開始信号のうち少なくとも１つの開始信号を前記駆動回路に供給することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
4. 前記第１端子は、前記シフト動作の開始から前記シフトクロックに従ってｉ番目に前記活性化信号を出力し、
   前記検知回路が放射線の照射開始を検知するまでの期間において、前記駆動制御部は、前記第１開始信号に応じた前記シフト動作において前記複数の端子のうち前記第２端子の（ｉ－１）個前の端子が前記活性化信号を出力するタイミングで前記第２開始信号に応じた前記シフト動作が開始されるように、前記第２開始信号を前記駆動回路に供給することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記第１端子は、前記シフト動作において最初に前記活性化信号を出力し、
   前記検知回路が放射線の照射開始を検知するまでの期間において、前記駆動制御部は、前記第１開始信号に応じた前記シフト動作において前記複数の端子のうち前記第２端子の次の端子が前記活性化信号を出力するタイミングで前記第２開始信号に応じた前記シフト動作が開始されるように、前記第２開始信号を前記駆動回路に供給することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
6. バイアス源をさらに含み、
   前記複数の画素のそれぞれは、放射線を電荷に変換する変換素子を含み、
   前記バイアス源は、前記変換素子にバイアス線を介してバイアス電圧を供給し、
   前記検知回路は、前記複数の画素から出力される信号として前記バイアス線を流れる電流に応じて放射線の照射開始を検知することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
7. 前記複数の画素が、前記複数の駆動線のうち互いに異なる駆動線に接続された第１画素群に属する画素と第２画素群に属する画素とを含み、
   前記バイアス源は、前記第１画素群に属する画素の前記変換素子と、前記第２画素群に属する画素の前記変換素子と、に電気的に独立した前記バイアス線を介して前記バイアス電圧を供給することを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記検知回路は、
   前記第１画素群の画素に接続された前記バイアス線を流れる電流を表す第１信号値と、前記第２画素群の画素に接続された前記バイアス線を流れる電流を表す第２信号値と、をサンプリングするタイミングの少なくとも一部が重なるように取得し、
   前記第１信号値および前記第２信号値に基づいて、放射線の照射開始を検知することを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 前記行方向に、前記第１画素群に属する画素と前記第２画素群に属する画素とが、交互に配されることを特徴とする請求項７または８に記載の放射線撮像装置。
10. 前記複数の画素のそれぞれで生成された信号を読み出すために、列方向に延びるように配された複数の信号線をさらに含み
    互いに隣り合う前記第１画素群に属する画素と前記第２画素群に属する画素とが、前記複数の信号線のうち１つの信号線を共有していることを特徴とする請求項９に記載の放射線撮像装置。
11. 前記第２端子群に含まれるそれぞれの端子が前記活性化信号を出力するタイミングで、前記第１端子群のうち何れかの端子が前記活性化信号を出力することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 請求項１乃至１１の何れか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出力される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。

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