JP6057511B2 - 撮像装置及び放射線撮像システム - Google Patents
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Description
本発明の撮像装置は、各々、変換素子と、前記変換素子の信号を転送するための転送用トランジスタと、前記転送用トランジスタから出力された信号を増幅するための増幅用トランジスタとを有する第1の画素及び第2の画素を絶縁基板上に備え、前記第1の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと、前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとが電気的に接続されており、前記第1の画素の前記転送用トランジスタがオンされ、且つ前記第2の画素の前記転送用トランジスタがオフされて、前記第1の画素の信号を出力する撮像装置であって、前記変換素子と前記転送用トランジスタと前記増幅用トランジスタとを有する第3の画素を前記絶縁基板上に更に備え、前記増幅用トランジスタは前記変換素子と前記絶縁基板との間に備えられており、前記第1の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとの間に第1の接続用トランジスタを、前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと前記第3の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとの間に第2の接続用トランジスタを、更に備え、前記第1の接続用トランジスタがオンされ、且つ前記第2の接続用トランジスタがオフされて、前記第1の画素の信号が出力される。
本実施形態では、撮像装置として放射線撮像装置を開示する。
図1は、本実施形態による放射線撮像装置の全体的な等価回路を簡易に示す回路図である。
放射線撮像装置は、ガラス基板1上に複数の画素領域10がマトリクス状に配置され、転送駆動回路部2、信号処理回路部3、電源電圧4、共通電極駆動回路部5、リセット電位供給回路部6、リセット駆動回路部7、及び統括制御部8を備えて構成されている。
転送駆動回路部2は、各転送駆動線2Aごとに、行方向に並ぶ各画素領域10の転送用薄膜トランジスタ12のゲートと接続されており、これらを駆動する。信号処理回路部3は、各信号線3Aごとに、列方向に並ぶ各ソースフォロア用薄膜トランジスタ14のソースと接続されており、この信号処理を行う。電源電圧4は、各電源電圧供給線4Aごとに、行方向に並ぶ各ソースフォロア用薄膜トランジスタ14のドレインと接続されており、ドレイン電圧を供給する。共通電極駆動回路部5は、各共通電極線5Aごとに、列方向に並ぶ各光電変換素子11と接続されており、これらを駆動する。リセット電位供給回路部6は、各リセット供給線6Aごとに、列方向に並ぶ各リセット用薄膜トランジスタ13と接続されており、これらを駆動する。リセット駆動回路部7は、各リセット駆動線7Aごとに、行方向に並ぶ各リセット用薄膜トランジスタ13のゲートと接続されており、これらを駆動する。
転送用薄膜トランジスタ12、リセット用薄膜トランジスタ13、ソースフォロア用薄膜トランジスタ14は、夫々、ポリシリコンを用いても良いし、アモルファスシリコンを用いて構成しても良い。また、各薄膜トランジスタの形態はボトムゲート型でも良いし、トップゲート型でも良い。
画素領域10a,10bでは、各々、転送用薄膜トランジスタ12のソース及びドレインの一方が光電変換素子11aと接続され、他方がソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートと接続されている。更に、リセット用薄膜トランジスタ13のソース及びドレインの一方が当該他方及びソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートと接続されている。隣接する画素領域10a,10b間において、画素領域10aのソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートと、画素領域10bのソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートとがソースフォロア接続線15により接続されている。
具体的には、信号の読み出し時において、統括制御部8は、転送駆動回路部2を制御して、画素領域10aの転送用薄膜トランジスタ12をオンし、且つ画素領域10bの転送用薄膜トランジスタ12をオフする。これにより、画素領域10aの光電変換素子11に蓄積された電荷が画素領域10a,10bの各ソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートに転送される。そして、2つのソースフォロア用薄膜トランジスタ14で増幅された電荷が、電源電圧供給線4A及び信号線3Aを介して信号処理回路部3へ転送され、信号が読み出される。
図3において、転送用薄膜トランジスタ12、リセット用薄膜トランジスタ13、ソースフォロア用薄膜トランジスタ14の各半導体部分は、例えばアモルファスシリコンで形成されている。アモルファスシリコンの代わりにポリシリコンを用いても良い。これらの薄膜トランジスタとしては、上述のようにボトムゲート型構造のものを例示するが、トップゲート型構造を採用しても良い。
下から、ガラス基板1等の絶縁基板、各薄膜トランジスタ12,13,14、光電変換素子11の積層構造になっている。特に、転送用薄膜トランジスタ12のゲートとソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートとは、画素領域を跨がせるという特性上、同一層で形成することができない。そのため、上記の各ゲートの成膜プロセスを、SiN等の絶縁層16を介して、2回に分けて行うことを要する。
図2における2つの画素領域10a,10bについて、画素領域10aの光電変換素子11に蓄積された電荷を読み取るため、以下のようにする。画素領域10bの転送用薄膜トランジスタ12をオフにして、画素領域10aの転送用薄膜トランジスタ12をオンし、信号処理回路部3でサンプリングする。次に、画素領域10a,10bのリセット用薄膜トランジスタ13をそれぞれオンし、ソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートをリセット電位にリセットする。
本実施形態では、撮像装置として放射線撮像装置を開示する。第1の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付し、詳しい説明を省略する。
図6は、本実施形態による放射線撮像装置の全体的な等価回路を簡易に示す回路図である。図7は、本実施形態による放射線撮像装置において、隣接する2つの画素領域を拡大して示す回路図である。
選択用薄膜トランジスタ21は、各画素領域10において、ソースフォロア用薄膜トランジスタ14のソース又はドレインと信号線3Aとの間に接続されている。選択駆動回路部22は、選択用薄膜トランジスタ21を駆動するものであり、選択駆動線22Aにより選択用薄膜トランジスタ21と接続されている。選択駆動回路部22は統括制御部8と接続され、統括制御部8により駆動が制御される。
図7における2つの画素領域10a,10bについて、画素領域10aの光電変換素子11に蓄積された電荷を読み取るため、以下のようにする。画素領域10bの転送用薄膜トランジスタ12をオフにして、画素領域10aの転送用薄膜トランジスタ12をオンし、信号処理回路部3でサンプリングする。このとき、画素領域10aの光電変換素子11から、画素領域10a,10bの各ソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートに電荷を転送する。当該転送には、光電変換素子11の容量と転送用薄膜トランジスタ12の抵抗値との積で求まる時定数の分だけ時間が必要である。時定数の数倍の時間の経過後、画素領域10a,10bの選択用薄膜トランジスタ21をそれぞれオンし、画素領域10a,10bの各ソースフォロア用薄膜トランジスタ14を用いて電荷の転送を行う。その後、画素領域10a,10bのリセット用薄膜トランジスタ13をそれぞれオンし、ソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートをリセット電位にリセットする。
本実施形態では、撮像装置として放射線撮像装置を開示する。第1及び第2の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付し、詳しい説明を省略する。
図9は、本実施形態による放射線撮像装置の全体的な等価回路を簡易に示す回路図である。図10は、本実施形態による放射線撮像装置において、隣接する2つの画素領域を拡大して示す回路図である。
ソースフォロア接続用薄膜トランジスタ31は、各画素領域10において、ソースフォロア接続線15に接続されている。ソースフォロア接続駆動回路部32は、接続駆動線32Aによりソースフォロア接続用薄膜トランジスタ31と接続されている。ソースフォロア接続駆動回路部32は統括制御部8と接続され、統括制御部8により駆動が制御される。
ここでは、電荷の転送時に使用するソースフォロア用薄膜トランジスタ14の個数が2つの場合を例示する。図10における2つの画素領域10a,10bについて、画素領域10aのソースフォロア接続用薄膜トランジスタ31をオンする。画素領域10aの光電変換素子11に蓄積された電荷を読み取るために、画素領域10bの転送用薄膜トランジスタ12をオフにして、画素領域10aの転送用薄膜トランジスタ12をオンし、信号処理回路部3でサンプリングする。画素領域10a,10bのリセット用薄膜トランジスタ13をそれぞれオンし、ソースフォロア用薄膜トランジスタ14のゲートをリセット電位に固定する。
本実施形態では、撮像装置として放射線撮像装置を開示する。第1、第2及び第3の実施形態と同様の構成部材等については同符号を付し、詳しい説明を省略する。
図12は、本実施形態による放射線撮像装置において、隣接する2つの画素領域を拡大して示す回路図である。
本実施形態では、第1〜第4の実施形態から選ばれた1種の放射線撮像装置を備えた放射線撮像システムとして、X線診断システムを開示する。
図13は、本実施形態によるX線診断システムの概略構成を示す模式図である。
X線チューブ51は、電磁波、ここではX線を発生させるための放射線源である。光電変換装置52は、シンチレータが上部に実装されており、第1〜第4の実施形態から選ばれた1種の放射線撮像装置である。イメージプロセッサ53は、光電変換装置52から出力された信号をディジタル処理する信号処理手段である。ディスプレイ54a,54bは、イメージプロセッサ53から出力された信号を表示するための表示手段である。電話回線55は、イメージプロセッサ53から出力された信号を別の場所のドクタールーム等の遠隔地へ転送するための伝送処理手段である。フィルムプロセッサ56は、イメージプロセッサ53から出力された信号を記録するための記録手段である。
Claims (6)
- 各々、変換素子と、前記変換素子の信号を転送するための転送用トランジスタと、前記転送用トランジスタから出力された信号を増幅するための増幅用トランジスタとを有する第1の画素及び第2の画素を絶縁基板上に備え、
前記第1の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと、前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとが電気的に接続されており、
前記第1の画素の前記転送用トランジスタがオンされ、且つ前記第2の画素の前記転送用トランジスタがオフされて、前記第1の画素の信号が出力される撮像装置であって、
前記増幅用トランジスタは前記変換素子と前記絶縁基板との間に備えられており、
前記第1の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとがトランジスタを介さずに電気的に接続されていることを特徴とする撮像装置。 - 前記第1の画素及び前記第2の画素に各々設けられた、前記増幅用トランジスタにより増幅された信号を信号線に出力するために選択される選択用トランジスタを更に備え、
前記第1の画素の前記転送用トランジスタがオンされて且つ前記第2の画素の前記転送用トランジスタがオフされた後に、前記第1の画素の前記選択用トランジスタ及び前記第2の画素の前記選択用トランジスタがオンされて、前記第1の画素の信号が出力されることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 各々、変換素子と、前記変換素子の信号を転送するための転送用トランジスタと、前記転送用トランジスタから出力された信号を増幅するための増幅用トランジスタとを有する第1の画素及び第2の画素を絶縁基板上に備え、
前記第1の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと、前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとが電気的に接続されており、
前記第1の画素の前記転送用トランジスタがオンされ、且つ前記第2の画素の前記転送用トランジスタがオフされて、前記第1の画素の信号を出力する撮像装置であって、
前記変換素子と前記転送用トランジスタと前記増幅用トランジスタとを有する第3の画素を前記絶縁基板上に更に備え、
前記増幅用トランジスタは前記変換素子と前記絶縁基板との間に備えられており、
前記第1の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとの間に第1の接続用トランジスタを、前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと前記第3の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとの間に第2の接続用トランジスタを、更に備え、
前記第1の接続用トランジスタがオンされ、且つ前記第2の接続用トランジスタがオフされて、前記第1の画素の信号が出力されることを特徴とする撮像装置。 - 前記第1乃至3の画素に各々設けられた、前記増幅用トランジスタにより増幅された信号を信号線に出力するために選択される選択用トランジスタを更に備え、
前記第1の画素の前記転送用トランジスタがオンされて且つ前記第2の画素の前記転送用トランジスタがオフされた後に、前記第1の画素の前記選択用トランジスタ及び前記第2の画素の前記選択用トランジスタがオンされて、前記第1の画素の信号が出力されることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 - 前記第1の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとの間に備えられたダイナミックレンジを調節するための容量と、前記第1の画素の前記増幅用トランジスタのゲートと前記第2の画素の前記増幅用トランジスタのゲートとの間に備えられた切替用トランジスタと、を更に備えることを特徴とする請求項3又は4に記載の撮像装置。
- 電磁波を発生させるための放射線源と、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置から出力された信号を処理する信号処理手段と
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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