JP6088628B2 - 放射線検出素子、放射線画像撮影装置、及び放射線画像撮影システム - Google Patents

Description

本発明は、放射線検出素子、放射線画像撮影装置、及び放射線画像撮影システムに係り、特に、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積し、蓄積した電荷に応じた電気信号を画像を示す情報として検出する放射線検出素子、当該放射線検出素子を用いて放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置、及び放射線画像撮影システムに関する。

従来、放射線画像の撮影を行うための放射線画像撮影装置として、放射線照射装置から照射され、被写体を透過した放射線を放射線検出素子により検出する放射線画像撮影装置が知られている。このような放射線画像撮影装置の放射線検出素子では、放射線または放射線から変換された光が照射されることにより電荷を発生する光電変換素子等からなるセンサ部と、当該センサ部で発生した電荷を読み出すスイッチング素子と、を備えた複数の画素がマトリクス状に配置されている。当該放射線画像撮影装置は、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積し、蓄積した電荷に応じた電気信号を放射線画像を示す情報として検出する（読み出す）ことにより放射線画像の撮影を行う。

このような放射線画像撮影装置として、放射線照射装置から放射線が照射されるタイミングと放射線検出素子による電荷蓄積の開始タイミングや終了タイミング等を同期させる技術を備えたものが知られている。当該技術として自動露出制御（Automatic Exposure Control、以下、ＡＥＣという）があるが、ＡＥＣでは、放射線の照射に応じてセンサ部で発生した電荷（電気信号）に基づいて放射線を検知して、放射線検出素子による電荷の蓄積の開始または停止等を行わせる。

ところで、センサ部で発生した電荷を読み出すスイッチング素子としてＴＦＴ（Thin Film Transistor）スイッチは、Ｘ線が照射されるとリーク電流が発生することが知られている。例えば、特許文献１には、Ｘ線の照射量が大きいほど、リーク電流が大きくなるため、当該リーク電流が画像信号に加算されてしまうのを補正する技術が記載されている。

特開２００８−１４８０９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術を用いて、画像信号を読み出すためのＴＦＴスイッチのリーク電流を検知して放射線の検知を行った場合、適切にＡＥＣが行えない場合がある。

本発明は上記問題点を解決するために成されたものであり、従来に比べて、精度よく放射線を検知することができる、放射線検出素子、放射線画像撮影装置、及び放射線画像撮影システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の放射線検出素子は、放射線を光に変換する変換部と、変換部と基板との間に設けられ変換部で変換された光に応じて電荷を発生する光電変換部を有し光電変換部で発生した電荷を蓄積するセンサ部、及び光電変換部と基板との間に形成されておりセンサ部から電荷を読み出して信号配線に出力するスイッチング素子を各々備えた複数の画素と、複数の画素の各々に設けられ、変換部と基板との間のスイッチング素子と同層に形成されており、変換部から光電変換部を介さずに照射された光に応じて変化するリーク電流を出力する半導体素子と、を備え、複数の画素のうち、放射線検知用に予め定められた複数の放射線検知用画素の各々に設けられた半導体素子は、信号配線または放射線検知用信号配線に接続され、接続された信号配線または放射線検知用信号配線にリーク電流を出力し、複数の画素のうち、放射線検知用画素以外の画素の各々に設けられた半導体素子は、信号配線または放射線検知用信号配線と非接続である。

また、本発明の放射線検出素子の基板上には、絶縁膜が形成されており、絶縁膜上には、スイッチング素子の半導体活性層及び半導体素子の半導体活性層が形成されていてもよい。

また、本発明の放射線検出素子の半導体素子は、光電変換部と重ならない領域と基板との間に設けられていてもよい。

また、本発明の放射線検出素子のセンサ部が、光電変換部に変換部から照射された光と異なる光が照射されるのを遮光する遮光部を備えていてもよい。

また、本発明の放射線検出素子の半導体素子は、バイアス電圧が印加された検知用スイッチング素子であってもよい。

また、本発明の放射線検出素子の半導体素子は、出力するリーク電流量を制御するための電圧が印加されるゲート電極を備えた検知用スイッチング素子であってもよい。

また、本発明の放射線検出素子のスイッチング素子には、走査配線によりオン及びオフを制御するスキャン信号が印加され、半導体素子は、検知用制御配線によりオン及びオフを制御する検知用スキャン信号が印加される検知用スイッチング素子であってもよい。

また、本発明の放射線検出素子は、照射された放射線量とセンサ部で発生する電荷量との対応関係と、照射された放射線量と半導体素子から出力されるリーク電流の電荷量との対応関係と、が一致していてもよい 。

本発明の放射線画像撮影装置は、本発明の放射線検出素子と、放射線検出素子の半導体素子から出力された電荷に基づいて放射線の照射に関する検出を行う検出部と、センサ部から出力された電荷の電荷量に基づいて放射線画像を取得する画像取得部と、を備える。

また、本発明の放射線画像撮影装置は、放射線検出素子の信号配線毎に、信号配線に出力された電荷を読み出す読出回路を備え、放射線検出素子の半導体素子は、リーク電流を信号配線に出力してもよい。

本発明の放射線画像撮影システムは、放射線照射装置と、放射線照射装置から照射された放射線により放射線画像を撮影する本発明の放射線画像撮影装置と、を備える。

このように、本発明によれば、従来に比べて、検査が行い易く、かつ精度よく放射線を検知することができる、という効果を有する。

第１の実施の形態に係る放射線画像撮影システムの一例の概略構成を示す概略構成図である。 第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。 第１の実施の形態に係る画像取得用画素の構成の一例を示す平面図である。 図３に示した画像取得用画素の一例のＡ−Ａ線断面図である。 第１の実施の形態に係る放射線検知用画素の構成の一例を示す平面図である。 図５に示した放射線検知用画素の一例のＢ−Ｂ線断面図である。 検知用ＴＦＴのゲート電圧Ｖｇと、リーク電流との関係の具体的一例を説明するための説明図である。 第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の信号検出回路の概略構成の一例を示す概略構成図である。 第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の動作の流れの一例を示したタイムチャートである。 第１の実施の形態に係る放射線検出素子の画素のセンサ部と検知用ＴＦＴの感度特性（照射された放射線量と発生する電荷量（リーク電流の電荷量）との関係）を説明するための説明図である。 第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成のその他の一例を示す構成図である。 第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。 第２の実施の形態に係る画像取得用画素の構成の一例を示す平面図である。 第３の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。 第４の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図である。 第４の実施の形態に係る放射線検知用画素の構成の一例を示す平面図である。 第５の実施の形態に係る放射線検知用画素の構成の一例を示す平面図である。

［第１の実施の形態］

以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。

まず、本実施の形態の放射線検出素子を用いた放射線画像撮影システムの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態の放射線画像撮影システムの一例の概略構成図である。

放射線画像撮影システム２００は、放射線（例えばエックス線（Ｘ線）等）を被検体２０６に照射する放射線照射装置２０４と、放射線照射装置２０４から照射され、被検体２０６を透過した放射線を検出する放射線検出素子１０を備えた放射線画像撮影装置１００と、放射線画像の撮影を指示すると共に、放射線画像撮影装置１００から放射画像を取得する制御装置２０２と、を備えている。制御装置２０２の制御に基づいたタイミングで、放射線照射装置２０４から照射され撮影位置に位置している被検体２０６を透過することで画像情報を担持した放射線は放射線画像撮影装置１００に照射される。

次に、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の概略構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００の全体構成の一例を示す構成図である。本実施の形態では、Ｘ線等の放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出素子１０に本発明を適用した場合について説明する。本実施の形態では、放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出素子１０を備えている。

放射線検出素子１０には、光を受けて電荷を発生し、発生した電荷を蓄積するセンサ部１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子であるＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が複数、マトリックス状に配置されている。本実施の形態では、波長変換素子であるシンチレータ（図４、図６参照）によって放射線から変換された光が照射されることにより、センサ部１０３では、電荷が発生する。

画素２０は、一方向（図２の横方向、以下「行方向」ともいう）及び当該行方向に対する交差方向（図２の縦方向、以下「列方向」ともいう）にマトリクス状に複数配置されている。図２では、画素２０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素２０は行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている。

本実施の形態では、複数の画素２０のうち、放射線画像取得用の画素（画像取得用画素）２０Ａと放射線検知用の画素（放射線検知用画素）２０Ｂとが予め定められている。図２では、放射線検知用画素２０Ｂを破線で囲んで示している。画像取得用画素２０Ａは、検出した放射線に応じた画像（放射線画像）を取得するために用いられる画素である。画像取得用画素２０Ａは、センサ部１０３及びＴＦＴスイッチ４を備えている。画像取得用画素２０Ａのセンサ部１０３は、一端がＴＦＴスイッチ４を介して信号配線３に接続されている。

一方、放射線検知用画素２０Ｂは、放射線を検知するために用いられる画素であり、本実施の形態では、放射線の照射開始を検出するために用いられる。本実施の形態の放射線検知用画素２０Ｂは、センサ部１０３、センサ部１０３から信号配線３に電荷を出力する制御用のＴＦＴとして機能するＴＦＴスイッチ４、及び放射線の検知用としてフォトトランジスタとして機能する検知用ＴＦＴ６０を備えている。放射線検知用画素２０Ｂのセンサ部１０３は、画像取得用画素２０Ａのセンサ部１０３と同様に、一端がＴＦＴスイッチ４を介して信号配線３に接続されている。検知用ＴＦＴ６０は、一端が信号配線３に接続されており、他端が共通電極配線２５に接続されている。また、検知用ＴＦＴ６０には、ゲート端子が配置されていない（詳細後述）。また、検知用ＴＦＴ６０が直接、信号配線３に接続されていることから、放射線検知用画素２０Ｂは、電荷の蓄積期間であっても、検知用ＴＦＴ６０のリーク電流（リーク電流に基づく電荷）を出力する画素である（詳細後述）。

また、放射線検出素子１０には、基板１（図４、図６参照）上に、ＴＦＴスイッチ４をオン／オフするための複数の走査配線１０１と、上記センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。本実施の形態では、各画素列に対応させて信号配線３が１本ずつ設けられ、交差方向の各画素列に対応させて走査配線１０１が１本ずつ設けられている。例えば、画素２０が行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている場合、信号配線３及び走査配線１０１は各々行数及び列数と同じ本数である１０２４本ずつ設けられている。

さらに、放射線検出素子１０には、各信号配線３と並列に共通電極配線２５が設けられている。共通電極配線２５は、並列に接続されて並列配線を構成しており、並列配線の一端が所定のバイアス電圧を供給する電源１１０に接続されている。センサ部１０３は共通電極配線２５に接続されており、共通電極配線２５を介して電源１１０からバイアス電圧が印加されている。また、検知用ＴＦＴ６０は共通電極配線２５に接続されており、共通電極配線２５を介して電源１１０からバイアス電圧が印加されている。

走査配線１０１には、各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングするためのスキャン信号が通電される。このようにスキャン信号が各走査配線１０１に流れることによって、各ＴＦＴスイッチ４がスイッチングされる。

信号配線３には、各画素２０のＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて、各画素２０に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる。より具体的には、各信号配線３には、当該信号配線３に接続された画素２０の何れかのＴＦＴスイッチ４がＯＮされることにより蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。

各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されている。なお、ここで電気信号の「検出」とは、電気信号をサンプリングすることを表している。

また、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をオン／オフするためのスキャン信号を出力するスキャン信号制御回路１０４が接続されている。図２では、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を１つに簡略化して示しているが、例えば、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を複数設けて所定本（例えば、２５６本）毎に信号配線３または走査配線１０１を接続してもよい。例えば、信号配線３及び走査配線１０１が１０２４本ずつ設けられている場合、スキャン信号制御回路１０４を４個設けて２５６本ずつ走査配線１０１を接続し、信号検出回路１０５も４個設けて２５６本ずつ信号配線３を接続してもよい。

信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路５０（図８参照）を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路５０により増幅し、ＡＤＣ（Analog-to-Digital Converter：アナログ・デジタル変換器）５４によりアナログ信号をデジタル信号へ変換する（詳細後述）。

この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４には、信号検出回路１０５において変換されたデジタル信号の画像データに対してノイズ除去やゲイン補正等の所定の処理を施して照射された放射線が示す放射線画像を生成する制御部１０６が接続されている。また制御部１０６は、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御回路１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する。

本実施の形態の制御部１０６は、マイクロコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部を備えている。制御部１０６は、記録媒体であるＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、放射線画像の撮影のための制御を行う。

図３〜図６を参照して、画像取得用画素２０Ａ及び放射線検知用画素２０Ｂについてさらに詳細に説明する。図３には、本実施形態に係る画像取得用画素２０Ａの構造を示す平面図が示されており、図４には、図３の画像取得用画素２０ＡのＡ−Ａ線断面図が示されている。また、図５には、本実施形態に係る放射線検知用画素２０Ｂの構造を示す平面図が示されており、図６には、図５の放射線検知用画素２０ＢのＢ−Ｂ線断面図が示されている。

本実施の形態の画素２０は、１画素内にセンサ部１０３を備えている。本実施の形態のセンサ部１０３では、それぞれ下部電極１１、半導体層２１、及び上部電極２２を含んで構成されている。

図３に示すように、本実施の形態の画像取得用画素２０Ａは、センサ部１０３及びＴＦＴスイッチ４を備えている。センサ部１０３は、ＴＦＴスイッチ４のオン／オフにより半導体層２１において発生し蓄積された電荷が信号配線３に読み出される。

図４に示すように、放射線検出素子１０の画像取得用画素２０Ａは、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１（図３参照）及びゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図３参照）。この走査配線１０１及びゲート電極２が形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、またはＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。

この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＮ_Ｘ等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜により形成される。

絶縁膜１５上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。

これらの上層には、ソース電極９及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９及びドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている（図３参照）。ソース電極９、ドレイン電極１３、及び信号配線３が形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層」ともいう）は、Ａｌ若しくはＣｕ、またはＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。当該ソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（図示省略）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。なお、ＴＦＴスイッチ４は後述する下部電極１１により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極９とドレイン電極１３が逆となる。

これら第２信号配線層を覆い、基板１上の画素２０が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、ＴＦＴスイッチ４や信号配線３及び接続配線３２を保護するために、ＴＦＴ保護膜層３０が形成されている。このＴＦＴ保護膜層３０は、例えば、ＳｉＮ_Ｘ等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。

このＴＦＴ保護膜層３０上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料等）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。また、ＴＦＴ保護膜層３０上には、コンタクト６８によりドレイン電極１３と接続されるコンタクト６７が形成されている。

本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。本実施の形態に係る放射線検出素子１０のセンサ部１０３では、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層３０のドレイン電極１３と接続されたコンタクト６７と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。

層間絶縁膜１２上には、コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されており、この下部電極１１は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。

この下部電極１１、後述する半導体層２１が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Ａｌ系材料、ＩＴＯなど導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。一方、半導体層２１の膜厚が薄い場合（０．２〜０．５μｍ前後）、半導体層２１で光が吸収が十分でないため、ＴＦＴスイッチ４への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、遮光性メタルを主体とする合金、若しくは積層膜とすることが好ましい。なお、シンチレータ４０から照射された光以外の光が半導体層２１に入射されるのを抑制するために、下部電極１１は遮光性を有することが好ましい。そのため、本実施の形態では、下部電極１１を遮光性を有する電極としている。なお、本実施の形態の下部電極１１が本発明の遮光部に対応している。

下部電極１１上には、それぞれフォトダイオード（光電変換素子）として機能する半導体層２１が形成されている。本実施の形態では、半導体層２１として、ｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層（ｎ＋アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、ｐ＋アモルファスシリコン）を積層したＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃを順に積層して形成する。ｉ層２１Ｂは、光が照射されることにより電荷（一対の自由電子と自由正孔）が発生する。ｎ＋層２１Ａ及びｐ＋層２１Ｃは、コンタクト層として機能し、下部電極１１及び後述する上部電極２２とｉ層２１Ｂとを電気的に接続する。

半導体層２１上には、上部電極２２が形成されている。この上部電極２２には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）等の光透過性の高い材料を用いている。

層間絶縁膜１２、半導体層２１及び上部電極２２上には、半導体層２１を覆うように、塗布型の層間絶縁膜２３が形成されている。

この層間絶縁膜２３上には、共通電極配線２５がＡｌ若しくはＣｕ、またはＡｌ若しくはＣｕを主体とした合金あるいは積層膜で形成されている。共通電極配線２５は、コンタクト６６により、上部電極２２に接続されている。また、走査配線１０１及び共通電極配線２５の上部に絶縁膜１５を介してコンタクト層７０が形成されており、コンタクトホール７２を介して共通電極配線２５に接続されている。

また、層間絶縁膜２３の上部から、コンタクト層７０の上部にかけて接続配線７６が形成されている。

なお、このように形成された画像取得用画素２０Ａ及び後述の放射線検知用画素２０Ｂを備えた放射線検出素子１０には、必要に応じてさらに光吸収性の低い絶縁性の材料により保護膜が形成されて、その表面に光吸収性の低い接着樹脂を用いてＧＯＳ等からなるシンチレータ４０が貼り付けられる。

一方、図５に示すように、本実施の形態の放射線検知用画素２０Ｂは、センサ部１０３、ＴＦＴスイッチ４、及び検知用ＴＦＴ６０を備えている。放射線検知用画素２０Ｂでは、画像取得用画素２０Ａと同様に、センサ部１０３の半導体層２１において発生し蓄積された電荷は、ＴＦＴスイッチ４のオン／オフにより信号配線３に読み出される。このＴＦＴスイッチ４を含んだＡ−Ａ線断面図は画像取得用画素２０Ａと同様の構成（図４参照）であるためここでは説明を省略する。

また、本実施の形態の放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０は、ＴＦＴスイッチ４と略同様の構成であるが、ゲート端子が配置されておらず、図６に示すように、絶縁膜１５上に、直接、半導体活性層６１が形成されており、フォトトランジスタ（フォトセンサ）として機能する。そのため、検知用ＴＦＴ６０の上部領域には、センサ部１０３（半導体層２１及び下部電極１１）を形成せずに、半導体活性層６１に直接光がシンチレータ４０から照射されるように形成されている。検知用ＴＦＴ６０のソース電極６２は信号配線３に接続されている。一方、ドレイン電極６４は共通電極配線２５に接続されており、検知用ＴＦＴ６０には、直接、バイアス電圧（マイナス電圧）が印加される。すなわち、検知用ＴＦＴ６０は、バイアス電圧により、マイナスにクランプされた状態に維持される。

この状態で検知用ＴＦＴ６０の半導体活性層６１にシンチレータ４０から光が照射されると、検知用ＴＦＴ６０のオフ電流値が高くなり、リーク電流が増加する。リーク電流は、ソース電極６２により、信号配線３に通電される。検知用ＴＦＴ６０は、照射された光の光量が多いほど、リーク電流量が多くなる（リーク電流値が高くなる）。すなわち、照射された放射線の線量が多い（エネルギー強度が大きい）ほど、リーク電流が多く流れる。図７に、検知用ＴＦＴ６０のゲート電圧Ｖｇ（本実施の形態ではＶｇ＝０Ｖ）と、リーク電流との関係の具体的一例を示す。図７中に示したＡのラインは、照射された放射線量（シンチレータ４０により変換された光量）が少なくエネルギー強度が低い場合を示し、Ｂのラインは、上記Ａの場合よりも照射された放射線量（光量）が多くエネルギー強度が高い場合を示し、Ｃのラインは、上記Ｂの場合よりも照射された放射線量（光量）が多くエネルギー強度が高い場合を示している。図７に示すように、照射された放射線量（光量）が増加するのに応じて、発生するリーク電流が大きく（電流量が多く）なる。なお、検知用ＴＦＴ６０にゲート電極が設けられている場合（詳細後述）、当該ゲート電極に印加される電圧が高電圧になると発生するリーク電流の電流値が飽和するが、本実施の形態のように、ゲート電極を設けていない場合（Ｖｇ＝０Ｖ）では、照射された放射線量（光量）が増加するのに応じて、発生するリーク電流が大きくなる。

このように照射された放射線量（光量）と、検知用ＴＦＴ６０で発生し、信号配線３に通電されるリーク電流（電荷）とには対応関係があるため、リーク電流の電流値を後述の制御部１０６でモニタリングすることにより、放射線の照射開始のタイミングを検出することができる（詳細後述）。

次に、本実施の形態の信号検出回路１０５の概略構成について説明する。図８は、本実施の形態の信号検出回路１０５の一例の概略構成図である。本実施の形態の信号検出回路１０５は、増幅回路５０、及びＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）５４を備えている。なお、図８では、図示を省略したが増幅回路５０は、信号配線３毎に設けられている。すなわち、信号検出回路１０５は、放射線検出素子１０の信号配線３の数と同じ数の、複数の増幅回路５０を備えている。

増幅回路５０は、チャージアンプ回路で構成されており、オペアンプ等のアンプ５２と、アンプ５２に並列に接続されたコンデンサＣと、アンプ５２に並列に接続された電荷リセット用のスイッチＳＷ１と、を備えている。

増幅回路５０では、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオフの状態で画素２０（画像取得用画素２０Ａ及び放射線検知用画素２０Ｂ）から電荷（電気信号）が読み出され、コンデンサＣに読み出された電荷が蓄積され、蓄積される電荷量に応じてアンプ５２から出力される電圧値が増加するようになっている。

また、制御部１０６は、電荷リセット用のスイッチＳＷ１に電荷リセット信号を印加して電荷リセット用のスイッチＳＷ１のオン／オフを制御するようになっている。なお、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオン状態とされると、アンプ５２の入力側と出力側とが短絡され、コンデンサＣの電荷が放電される。

ＡＤＣ５４は、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）スイッチＳＷがオン状態において、増幅回路５０から入力されたアナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換する機能を有するものである。ＡＤＣ５４は、デジタル信号に変換した電気信号（画像データ）を制御部１０６に順次出力する。

なお、本実施の形態のＡＤＣ５４には、信号検出回路１０５に備えられた全ての増幅回路５０から出力された電気信号が入力される。すなわち、本実施の形態の信号検出回路１０５は、増幅回路５０（信号配線３）の数にかかわらず、１つのＡＤＣ５４を備えている。

制御部１０６では、信号検出回路１０５から出力されたデジタル信号の電気信号（画像データ）に対してノイズ除去やゲイン補正等の所定の処理を施して照射された放射線が示す放射線画像を生成する。

次に、図９を参照して、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００により放射線画像を撮影する際の動作の流れについて説明する。図９には、放射線画像撮影装置１００により放射線画像を撮影する際の動作の流れを示すタイミングチャートを示す。

本実施の形態の放射線画像撮影装置１００では、待機状態の後、放射線画像を撮影する撮影モードになると、放射線検知期間に移行し、放射線検知待ち状態となる。本実施の形態では、放射線検知期間では、制御部１０６がスキャン信号制御回路１０４を制御して、スキャン信号制御回路１０４から１ラインずつ順に、所定周期Ｈで各走査配線１０１にスキャン信号を出力させ、各走査配線１０１に接続された各ＴＦＴスイッチ４を１ラインずつ順にオン状態にさせて放射線検出素子１０の各画素２０の各々に蓄積された電荷を取り出すリセット動作を行う。

また、放射線検知期間では、所定周期Ｈで信号検出回路１０５により放射線検知用画素２０Ｂが接続された信号配線３（図２の場合、例えば、Ｄ６）及び放射線検知用画素２０Ｂが接続されていない信号配線３（図２の場合、例えば、Ｄ７）にそれぞれ流れる電気信号をデジタル信号に変換させて放射線の検出を行うサンプリング期間Ｔｃａのサンプリングを繰り返す。信号検出回路１０５は、Ｄ６の信号配線３及びＤ７の信号配線３を流れる電気信号をそれぞれ増幅回路５０により増幅してそれぞれデジタル信号へ変換し、制御部１０６へ出力する。

なお、本実施の形態では、１フレーム＝所定周期Ｈ×ｎ（ｎ：１フレームあたりの走査配線１０１の本数、図２ではｎ＝８）であり、サンプリング期間Ｔｃａ≦所定周期Ｈ＝１フレーム／ｎ、としている。

制御部１０６は、信号検出回路１０５により変換された、放射線検知用画素２０Ｂが接続されたＤ６の信号配線３のデジタル信号の値から放射線検知用画素２０Ｂが接続されていないＤ７の信号配線３のデジタル信号の値を減算し、減算されたデジタル信号の値を予め定めた放射線の照射開始検知用の閾値と比較し、閾値以上となった否かにより放射線が照射されたか否かの検出を行う。

各信号配線３に外乱要因に起因してノイズが発生した場合、Ｄ６及びＤ７の信号配線３には、隣り合っているため略同一のノイズが発生する。また、放射線が照射された場合、Ｄ６の信号配線３には、放射線検知用画素２０Ｂからの電気信号も流れる。

このため、Ｄ６及びＤ７の信号配線３を流れる電気信号をデジタル信号に変換し、変換されたＤ６の信号配線３のデジタル信号の値からＤ７の信号配線３のデジタル信号の値を減算することにより、ノイズ分の値をキャンセルすることができる。

なお、制御部１０６による放射線が照射されたか否かの検知は、放射線の照射開始検知用の閾値と比較することに限らず、例えば、検知回数等、予め設定した条件に基づいて検知するようにしてもよい。また、本実施の形態では、ノイズ分の値をキャンセルするために上述のように、放射線検知用画素２０Ｂが接続された信号配線３のデジタル信号から、当該信号配線３に隣接する放射線検知用画素２０Ｂが接続されていない信号配線３のデジタル信号が減算されたデジタル信号を用いているがこれに限らず、例えば、単に放射線検知用画素２０Ｂが接続された信号配線３のデジタル信号を用いるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態の放射線検出素子１０では、放射線検知用画素２０Ｂが検知用ＴＦＴ６０を有しており、検知用ＴＦＴ６０には、シンチレータ４０から直接、放射線から変換された光が照射される。これにより、検知用ＴＦＴ６０の半導体活性層６１により、照射された光の光量（強度）に応じてリーク電流が発生し、信号配線３に通電される。従って、当該リーク電流をモニタリングすることにより、放射線を検知でき、放射線の照射開始タイミング等を検出することができる。

また、本実施の形態の放射線検出素子１０では、放射線検知用画素２０Ｂにもセンサ部１０３を備えるように構成している。放射線検知用画素（２０Ｂ）にセンサ部１０３を設けずに、放射線を検知する素子（例えば、フォトセンサのみ等）で構成した場合、放射線画像を取得する際に、照射された放射線量に応じて発生した電荷を蓄積することができないため、放射線検知用画素（２０Ｂ）は、欠陥画素となり、点欠陥が生じることになる。このような場合、周辺の画像取得用画素（２０Ａ）の情報（画像データ）により補正を行っていた。このような点欠陥が多い場合、放射線画像の品質の低下を招く恐れがあるため、点欠陥の原因となる放射線検知用画素（２０Ｂ）を配置する数や位置等に制限があった。

一方、本実施の形態の放射線検知用画素２０Ｂでは、放射線画像を取得する際に、センサ部１０３では、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積することができるため、画像データを取得することができ、欠陥画素となるのを防止することができる。なお、放射線検知用画素２０Ｂでは、画像取得用画素２０Ａよりもセンサ部１０３（半導体層２１）の放射線が照射される領域の面積（図３、図５参照）が小さいが、放射線検知用画素２０Ｂから出力された画像データを制御部１０６で、照射される領域の面積（面積に応じて発生する電荷の量）に基づいて、ゲイン補正することにより、より点欠陥となるのを防止することができる。これにより、より多くの放射線検知用画素２０Ｂを放射線検出素子１０内に配置することができるようになるため、精度よく放射線の照射を検知することができる。

また、本実施の形態の放射線画像撮影装置では、ＴＦＴスイッチ４により信号配線３に出力された放射線画像の取得に用いられる電荷と、放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０により出力された放射線検知用の電荷とを、同一の増幅回路（アンプ５２）５０を用いて読み出すことができるため、放射線検知用に別途、増幅回路５０を設ける必要がない。また、同一の信号配線３を用いることができるため、放射線検知用に別途、特別な信号配線を設ける必要がない。従って、フィルファクタの増加によるＳ／Ｎ比の向上を図ることができる。

また、本実施の形態では、シンチレータ４０で放射線から変換された光がセンサ部１０３の半導体層２１及び検知用ＴＦＴ６０の半導体活性層６１の両方に入射されるように構成している。例えば、特開２０１０−５６３９６号公報に記載の従来技術のように異なるシンチレータから光が入射される技術がある。このようにセンサ部１０３（半導体層２１）と検知用ＴＦＴ６０（半導体活性層６１）とで、異なるシンチレータから光が入射された場合、照射された放射線に対するセンサ部１０３（半導体層２１）の感度と、検知用ＴＦＴ６０（半導体活性層６１）の感度とが異なることになる。このような従来技術の場合、照射された放射線が高エネルギーである場合は、センサ部１０３と検知用ＴＦＴ６０の感度の差が小さくなるが、照射された放射線が低エネルギーである場合は、センサ部１０３と検知用ＴＦＴ６０との感度の差が大きくなる。これに対して、本実施の形態の放射線検出素子１０では、同一のシンチレータ４０から光が入射されることにより、照射された放射線に対するセンサ部１０３（半導体層２１）の感度と、検知用ＴＦＴ６０（半導体活性層６１）の感度とのずれ（差）を抑制することができる。

本実施の形態のセンサ部１０３と検知用ＴＦＴ６０との感度特性（照射された放射線量と発生する電荷量（リーク電流の電荷量）との関係）を図１０に示す。ここで、発生する電荷量をＱ（Ｑ１、Ｑ２）、照射された放射線量をＲ、係数をＫ（Ｋ１、Ｋ２）とすると、センサ部１０３の感度特性は、Ｑ１＝Ｋ１×Ｒで表され、検知用ＴＦＴ６０の感度特性は、Ｑ２＝Ｋ２×Ｒで表される。

図１０に示すように、検知用ＴＦＴ６０の感度特性は、シンチレータ４０との間に半導体層２１が設けられていないため、センサ部１０３の感度特性よりも低い（同一の放射線量に対して発生する電荷量が少ない）ものの、本実施の形態では、センサ部１０３と検知用ＴＦＴ６０との感度特性が、相似形を示している（略一致している）ため、照射された放射線のエネルギーが変化しても、センサ部１０３で発生する電荷量と検知用ＴＦＴ６０で発生するリーク電流による電荷量との比を変化させないようにすることができる。従って、検知用ＴＦＴ６０により、精度よく放射線を検知することができ、放射線の照射開始を検出することができる。なお、センサ部１０３と検知用ＴＦＴ６０との間で感度特性の差が若干存在する場合であっても、相似しているとみなせる程度の差であり、少なくとも上述の従来の技術において生じる感度特性の差よりも小さいため、問題は生じない。

さらに、下部電極１１を遮光性を有する電極としているため、シンチレータ４０からの光を効率的にセンサ部１０３（半導体層２１）及び検知用ＴＦＴ６０（半導体活性層６１）に入射させることができるため、検知用ＴＦＴ６０により、より精度よく放射線を検知することができ、放射線の照射開始を検出することができる。

なお、放射線検知用画素２０Ｂが設けられている位置及び数は、特に限定されないが、放射線の検知精度や、放射線検出素子１０の大きさや仕様等により定められればよい。

また、本実施の形態では、画素２０を画像取得用画素２０Ａと放射線検知用画素２０Ｂとで構成したがこれに限らず、図１１に示すように、放射線検知用画素２０Ｂのみで構成するようにしてもよい。このように、全ての画素２０を同一構成とした場合、例えば、検査装置により放射線検出素子１０の検査を行う場合、画像取得用画素２０Ａとの形状（パタン）の相違から放射線検知用画素２０Ｂを不良（エラー）と検出してしまうのを防止することができる。従って、検査装置（例えば、光学的検査装置）の制約を回避することができる。また例えば、画像取得用画素２０Ａの形状（パタン）と放射線検知用画素２０Ｂの形状（パタン）とが大きく異なると、放射線検出素子１０の製造に用いるマスクの繰り返しパタンが使用できなくなるため、製造しづらくなる場合があるが、マスクの繰り返しパタンを使用して製造を行うことができるため、製造し易くすることができる。従って、放射線検出素子１０の製造上の制約を回避することができる。

［第２の実施の形態］

次に、第２の実施の形態について説明する。

本実施の形態の放射線画像撮影システム２００及び放射線画像撮影装置１００は、第１の実施の形態の放射線画像撮影システム２００及び放射線画像撮影装置１００と略同一の構成及び動作であるため、同一部分は説明を省略する。本実施の形態では、放射線検出素子１０の画像取得用画素２０Ａの構成が異なるため、異なる構成についてここでは説明する。

図１２には、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成の一例を示す構成図が示されている。また、図１３には、本実施形態に係る画像取得用画素２０Ａの構造の一例を示す平面図が示されている。本実施の形態の画像取得用画素２０Ａの構成は、放射線検知用画素２０Ｂに類似しており、画像取得用画素２０Ａに比べてセンサ部１０３（半導体層２１）の一部が矩形状に欠けており、当該欠けた部分に検知用ＴＦＴ６０が設けられている。なお、検知用ＴＦＴ６０のソース電極６２は、信号配線３と非接続（断線された状態）に形成されている。すなわち、画像取得用画素２０Ａは、ソース電極６２が信号配線３と非接続の他は、放射線検知用画素２０Ｂと同様の構成の検知用ＴＦＴ６０を備えている。画像取得用画素２０Ａの検知用ＴＦＴ６０では、放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０と同様に放射線（シンチレータ４０からの光）の照射に応じてリーク電流を発生するが、ソース電極６２と信号配線３とが非接続であるため、発生したリーク電流は、信号配線３に通電されない。従って、画像取得用画素２０Ａからの電荷の出力は、センサ部１０３で発生した電荷がＴＦＴスイッチ４によって読み出されて信号配線３に出力されるのみなので、放射線検知用の画素としては機能せず、放射線画像の取得の際にのみ出力される。

なお、断線箇所は本実施の形態に限らず、ドレイン電極１３の中間であってもよいし、半導体層２１付近であってもよいし、放射線検出素子１０の製造や検査の制約・仕様等により定めればよく、特に限定されない。

一方、放射線検知用画素２０Ｂは、第１の実施の形態と同様の構成（パタン）であるため、放射線を検知する機能を有し、放射線の照射タイミングの検出等に用いることができる。

このように本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、適切に放射線の検知が行えると共に、画像取得用画素２０Ａと放射線検知用画素２０Ｂとが類似した構成であるため、上述した、検査装置（例えば、光学的検査装置）の制約や製造上の制約を回避することができる。

なお、ＡＥＣを行う場合では、所定の位置（所定の位置の画素）に照射された放射線を検知したい場合がある。このような場合、本実施の形態のように構成することにより、所定の位置にのみ放射線検知用画素２０Ｂを配置すると共に、画像取得用画素２０Ａと放射線検知用画素２０Ｂとを類似した構成（パタン）とすることができるため好ましい。

［第３の実施の形態］

次に、第３の実施の形態について説明する。

本実施の形態の放射線画像撮影システム２００及び放射線画像撮影装置１００は、第１の実施の形態の放射線画像撮影システム２００及び放射線画像撮影装置１００と略同一の構成及び動作であるため、同一部分は説明を省略する。本実施の形態の放射線検出素子１０の放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０で発生したリーク電流の出力先が、第１の実施の形態の放射線検出素子１０の放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０で発生したリーク電流の出力先と異なるため、異なる構成についてここでは説明する。

本実施の形態の放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）の全体構成の一例の構成図を図１４に示す。図１４に示すように、本実施の形態の放射線検出素子１０では、走査配線１０１とは別に、走査配線１０１と並列に放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０に接続され、検知用ＴＦＴ６０で発生したリーク電流が出力される放射線検知用信号配線１２２が設けられている。また、本実施の形態では、放射線検知用信号配線１２２には、放射線の照射量を検出する放射線量検出回路１２０が接続されている。放射線量検出回路１２０は、例えば、放射線の照射量を積算することにより放射線の総照射量を検出する。制御部１０６は、放射線量検出回路１２０で検出された放射線量に基づいて、放射線の照射開始を検出する。

このように本実施の形態では、画像取得用の電荷が流れる信号配線３と別途に、放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０から出力された放射線の照射開始の検出用のリーク電流（電荷）が流れる放射線検知用信号配線１２２を設けたため、電荷が混ざりあってしまうのを防止することができる。これにより、より精度よく、放射線を検知することができると共に、放射線画像の品質を向上させることができる。

［第４の実施の形態］

次に、第４の実施の形態について説明する。

本実施の形態の放射線画像撮影システム２００及び放射線画像撮影装置１００は、第１の実施の形態の放射線画像撮影システム２００及び放射線画像撮影装置１００と略同一の構成及び動作であるため、同一部分は説明を省略する。本実施の形態の放射線検知用画素２０Ｂの構成が、第１の実施の形態の放射線検知用画素２０Ｂの構成と異なるため、異なる構成についてここでは説明する。

本実施の形態の放射線画像撮影装置１００（放射線検出素子１０）の全体構成の一例の構成図を図１５に示す。また、本実施形態に係る放射線検知用画素２０Ｂの構造を示す平面図を図１６に示す。

本実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、放射線検知用画素２０Ｂは、検知用ＴＦＴ６０を備えているが、本実施の形態では、検知用ＴＦＴ６０がゲート電極８０を有しており、ゲート電極８０は、検知用制御配線８２に接続されている。

図１５、図１６に示すように、本実施の形態の放射線検出素子１０では、走査配線１０１とは別に、走査配線１０１と並列に、放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０のゲート電極８０に接続された検知用制御配線８２が設けられている。また、本実施の形態では、検知用制御配線８２には、制御部１０６の制御により、放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０のゲート電極８０に電圧を印加するための検知用スキャン信号を出力する検知用スキャン信号制御回路１２６が接続されている。

検知用ＴＦＴ６０で発生するリーク電流が非常に大きく、ノイズを大幅に取り込んでしまう場合がある。このような場合、検知用ＴＦＴ６０のゲート電極８０にオフ電圧（検知用ＴＦＴ６０のゲートがオフになる電圧、具体的一例として−５Ｖ〜−１０Ｖ）を印加することにより、信号配線３に流れるリーク電流量を低減することができる。本実施の形態では、オフ電圧を常時ゲート電極８０に印加することにより、光（放射線）の非照射時のリーク電流を印加していない場合に比べて大幅に低減することができる。具体的一例として、リーク電流の電流値を３桁ほど低減し、ｆＡオーダーまで低減することができる。

このように本実施の形態では、リーク電流量を低減することができるため、これにより、ノイズを低減させることができる。従って、より精度の高い放射線の検知を行うことができる。なお、放射線画像の取得の際に、発生したリーク電流（電荷）とセンサ部１０３で発生した電荷とが信号配線３に出力されるため、ゲート電極８０には、常時、オフ電圧を印加することが好ましい。

なお、本実施の形態では、ゲート電極８０に検知用スキャン信号制御回路１２６から検知用制御配線８２によりオフ電圧である検知用スキャン信号を印加する場合について説明したが必ずしもオフ電圧でなくてもよい。ゲート電極８０に印加する電圧により、信号配線３に出力されるリーク電流量を調整することができるため、所定の放射線量（光量）が照射された場合に所望のリーク電流量（例えば、放射線の検知感度に合わせて予め定められた電流量）が出力される電圧値を印加するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、第１の実施の形態で上述した放射線検知期間における各画素２０の各々に蓄積された電荷を取り出すリセット動作のように、制御部１０６が検知用スキャン信号制御回路１２６を制御して、検知用スキャン信号制御回路１２６から１ラインずつ順に、所定周期で各検知用制御配線８２に検知用スキャン信号を出力させ、各検知用制御配線８２に接続された各検知用ＴＦＴ６０を１ラインずつ順にオン状態にさせて検知用ＴＦＴ６０のリーク電流（電荷）を取り出すリフレッシュ動作を行うことが好ましい。当該リフレッシュ動作は、定期的に、検知用ＴＦＴ６０の性能等に合わせ、例えば、１〜数分間隔で行うことが好ましい。

なお、本実施の形態の放射線検出素子１０においても、上述の第２の実施の形態や第３の実施の形態のように構成してもよいことは言うまでもない。

また、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の構成を、上述の第２の実施の形態と同様に、放射線検出素子１０の全画素２０を放射線検知用画素２０Ｂとしてもよいし、第３の実施の形態のように、放射線量検出回路１２０及び放射線検知用信号配線１２２を設け、放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０を信号配線３ではなく、放射線検知用信号配線１２２に接続させるように構成してもよい。

［第５の実施の形態］

次に、第５の実施の形態について説明する。

本実施の形態の放射線画像撮影システム２００及び放射線画像撮影装置１００は、第１の実施の形態の放射線画像撮影システム２００及び放射線画像撮影装置１００と略同一の構成及び動作であるため、同一部分は説明を省略する。本実施の形態の放射線検知用画素２０Ｂの構成が、第１の実施の形態の放射線検知用画素２０Ｂの構成と異なるため、異なる構成についてここでは説明する。

図１７には、本実施形態に係る放射線検知用画素２０Ｂの構造を示す平面図が示されている。図１７に示すように、本実施の形態では、２つの放射線検知用画素２０Ｂに対して１つの検知用ＴＦＴ６０が、当該２つの放射線検知用画素２０Ｂの間の走査配線上に設けられている。当該２つの放射線検知用画素２０Ｂは、走査配線１０１Ｂを軸として線対称となる構成をしている。ここでは便宜上、図１７において、走査配線１０１Ｂの上側に記載されている放射線検知用画素２０Ｂを放射線検知用画素２０Ｂ１とし、下側に記載されている放射線検知用画素２０Ｂを放射線検知用画素２０Ｂ２として説明する。

検知用ＴＦＴ６０は、２つの放射線検知用画素２０Ｂ間に設けられた走査配線１０１Ｂをゲート電極として、走査配線１０１Ｂ上に、半導体活性層６１が形成されており、半導体活性層６１上に、ソース電極６２及びドレイン電極６４が形成されている。ソース電極６２は、放射線検知用画素２０Ｂ１に設けられた接続配線９０を介して信号配線３に接続されている。一方、ドレイン電極６４は、放射線検知用画素２０Ｂ２に設けられた接続配線９２を介して共通電極配線２５に接続されており、電源１１０からバイアス電圧が印加され、マイナスにクランプされた状態になっている。なお、ソース電極６２及びドレイン電極６４の配置はこれに限らず、放射線検知用画素２０Ｂ１側にドレイン電極６４を、放射線検知用画素２０Ｂ２側にソース電極６２を配置するようにしてもよい。

なお、このように走査配線１０１Ｂ上に検知用ＴＦＴ６０を設ける場合においても、検知用ＴＦＴ６０（少なくとも半導体活性層６１）の上部にセンサ部１０３（半導体層２１）が覆い被さらないように、すなわち、シンチレータ４０からの光が直接照射されるように構成することが好ましい。

このように、放射線検知用画素２０Ｂと放射線検知用画素２０Ｂとの間に検知用ＴＦＴ６０を設けることにより、センサ部１０３（半導体層２１）の放射線が照射される領域の面積を減少させることなく、検知用ＴＦＴ６０のリーク電流による放射線の検知を行うことができる。従って、そのため、放射線画像の品質を向上させることができる。また、検知用ＴＦＴ６０のゲート電極に検知用スキャン信号を印加するための走査配線１０１（１０１Ｂ）の数を、画素２０の行毎に設ける場合に比べて減らすことができるため、放射線検出素子１０の製造歩留まりを向上させることができる。また、検知用ＴＦＴ６０を放射線検知用画素２０Ｂに対して１つ設ける場合に比べて、信号配線３の容量低下によるノイズを低減させることができる。

なお、検知用ＴＦＴ６０は、２つの放射線検知用画素２０Ｂ毎に、１つ、必ず設けるようにして、放射線検出素子１０の全画素２０を放射線検知用画素２０Ｂとしてもよいし、画像取得用画素２０Ａと混在するようにしてもよい。

また、本実施の形態のように、放射線検知用画素２０Ｂと放射線検知用画素２０Ｂとの間に検知用ＴＦＴ６０を設ける場合、走査配線１０１Ｂは、検知用ＴＦＴ６０専用の走査配線（第４の実施の形態の検知用制御配線８２に相当）とすることが好ましい。例えば、上述のように画像取得用画素２０Ａと放射線検知用画素２０Ｂとが混在する放射線検出素子１０において、走査配線１０１ＢをＴＦＴスイッチ４にスキャン信号を印加するための走査配線１０１と共通にした場合、制御が複雑になるためである。

また、本実施の形態の放射線画像撮影装置１００の構成を、第３の実施の形態のように、放射線量検出回路１２０及び放射線検知用信号配線１２２を設け、放射線検知用画素２０Ｂの検知用ＴＦＴ６０を信号配線３ではなく、放射線検知用信号配線１２２に接続させるように構成してもよい。

また、上記各実施の形態では、放射線画像撮影装置１００が放射線検知用画素２０Ｂで検知した放射線に基づいて放射線の照射開始のタイミングを検出する場合について説明したがこれに限らず、放射線照射装置２０４からの放射線の照射停止のタイミングの検出や、所定量の放射線が照射されたタイミングの検出に適用してもよい。

また、上記各実施の形態では、検知用ＴＦＴ６０のリーク電流により放射線を検知する場合について説明したが検知用ＴＦＴ６０に限らず、シンチレータ４０から照射された光に応じてリーク電流量が変化する半導体素子（例えば、その他のフォトトランジスタ等）であってもよい。

また、上記各実施の形態では、間接変換方式の場合について説明したがこれに限らず、放射線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式の場合に適用してもよい。この場合、直接変換方式におけるセンサ部は、放射線が照射されることにより電荷を発生する。

その他、上記各実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００、放射線検出素子１０等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。

また、上記各実施の形態で説明した放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。

３ 信号配線
４ ＴＦＴスイッチ
１０ 放射線検出素子
１１ 下部電極 （遮光部）
２０ 画素、２０Ａ 画像取得用画素、２０Ｂ 放射線検知用画素
２１ 半導体層 （光電変換部）
４０ シンチレータ （変換部）
５０ 増幅回路 （読出回路）
６０ 検知用ＴＦＴ （半導体素子）
１００ 放射線画像撮影装置
１０３ センサ部
１０６ 制御部
１２２ 放射線検知用信号配線
２００ 放射線画像撮影システム

Claims (11)

1. 放射線を光に変換する変換部と、
   前記変換部と基板との間に設けられ前記変換部で変換された光に応じて電荷を発生する光電変換部を有し前記光電変換部で発生した電荷を蓄積するセンサ部、及び前記光電変換部と前記基板との間に形成されており前記センサ部から電荷を読み出して信号配線に出力するスイッチング素子を各々備えた複数の画素と、
   前記複数の画素の各々に設けられ、前記変換部と前記基板との間の前記スイッチング素子と同層に形成されており、前記変換部から前記光電変換部を介さずに照射された光に応じて変化するリーク電流を出力する半導体素子と、
   を備え、
   前記複数の画素のうち、放射線検知用に予め定められた複数の放射線検知用画素の各々に設けられた前記半導体素子は、前記信号配線または放射線検知用信号配線に接続され、接続された前記信号配線または前記放射線検知用信号配線に前記リーク電流を出力し、
   前記複数の画素のうち、前記放射線検知用画素以外の画素の各々に設けられた前記半導体素子は、前記信号配線または前記放射線検知用信号配線と非接続である、
   放射線検出素子。
2. 前記基板上には、絶縁膜が形成されており、
   前記絶縁膜上には、前記スイッチング素子の半導体活性層及び前記半導体素子の半導体活性層が形成されている、
   請求項１に記載の放射線検出素子。
3. 前記半導体素子は、前記光電変換部と重ならない領域と前記基板との間に設けられた、
   請求項１または請求項２に記載の放射線検出素子。
4. 前記センサ部が、前記光電変換部に前記変換部から照射された光と異なる光が照射されるのを遮光する遮光部を備えた、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線検出素子。
5. 前記半導体素子は、バイアス電圧が印加された検知用スイッチング素子である、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線検出素子。
6. 前記半導体素子は、出力するリーク電流量を制御するための電圧が印加されるゲート電極を備えた検知用スイッチング素子である、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線検出素子。
7. 前記スイッチング素子には、走査配線によりオン及びオフを制御するスキャン信号が印加され、
   前記半導体素子は、検知用制御配線によりオン及びオフを制御する検知用スキャン信号が印加される検知用スイッチング素子である、
   請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線検出素子。
8. 照射された放射線量と前記センサ部で発生する電荷量との対応関係と、照射された放射線量と前記半導体素子から出力されるリーク電流の電荷量との対応関係と、が一致している、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の放射線検出素子。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の放射線検出素子と、
   前記放射線検出素子の半導体素子から出力された電荷に基づいて放射線の照射に関する検出を行う検出部と、
   前記センサ部から出力された電荷の電荷量に基づいて放射線画像を取得する画像取得部と、
   を備えた放射線画像撮影装置。
10. 前記放射線検出素子の信号配線毎に、前記信号配線に出力された電荷を読み出す読出回路を備え、前記放射線検出素子の前記半導体素子は、リーク電流を前記信号配線に出力する、請求項９に記載の放射線画像撮影装置。
11. 放射線照射装置と、
    前記放射線照射装置から照射された放射線により放射線画像を撮影する、請求項９または請求項１０に記載の放射線画像撮影装置と、
    を備えた放射線画像撮影システム。