JP6442163B2 - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

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。

Ｘ線等の放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる放射撮影装置として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチと光電変換素子等の変換素子とを組み合わせた画素が配列されたアレイを有する放射線撮像装置が実用化されている。

近年、放射線撮像装置の多機能化が検討されている。その一つとして、放射線の照射をモニターする機能を内蔵することが検討されている。この機能によって、例えば、放射線源からの放射線の照射が開始されたタイミングの検知、放射線の照射を停止されるべきタイミングの検知、放射線の照射量または積算照射量の検知が可能になる。

特許文献１には、マトリクス状に配置された複数の画素が放射線画像撮影用の画素と放射線検出用の画素とを含む放射線画像撮影装置が記載されている。放射線検出用の画素は、放射線の照射の開始を検出するため（段落００７４、００８５）、放射線の照射の終了の検出（段落００９４）、または、累計の放射線の照射量の検出（段落００９４）に利用される。

特許文献１に記載された放射線画像撮影装置では、放射線検出用の画素に接続された信号配線は、列方向に延びていて、前記信号配線と放射線画像撮影用のフォトダイオードの電極との間には無視できない容量が存在する。放射線画像撮影装置に放射線が照射されると、放射線検出用の画素のフォトダイオードでは、光電変換によって発生した電荷が蓄積される。この電荷に応じた信号は、ＴＦＴスイッチを介して信号配線に出力される。一方、放射線画像撮影装置に放射線が照射されると、放射線画像撮影用の画素のフォトダイオードでも光電変換が起こり、該フォトダイオードの電極の電位が変化する。これによって前記容量を介した前記電極と前記信号配線との容量結合（クロストーク）によって前記信号配線の電位が変化しうる。したがって、前記信号配線に現れる信号は、放射線検出用の画素からの信号の成分と、放射線画像撮影用の画素のフォトダイオードの電極との容量結合による成分とが含まれる。そのため、特許文献１に記載された放射線画像撮影装置では、放射線検出用の画素から出力される信号を正確に検出することができない。

特許文献２には、放射線検出用の画素と、相互に接続された複数の放射線検出用配線と、相互に接続された複数のノイズ検出用配線と、放射線検出回路とを備える放射線画像撮影装置が記載されている。放射線検出用の複数の画素は、分散して配置されて、放射線検出用の各画素は、複数の放射線検出用配線のいずれかに接続されている。放射線検出回路は、相互に接続された複数の放射線検出用配線を介して得られるデジタルデータと相互に接続された複数のノイズ検出用配線を介して得られるデジタルデータとの差に基づいて放射線の照射を検出する。

しかしながら、特許文献２に記載された放射線画像撮影装置では、放射線検出用の全ての画素の信号の総和が、相互に接続された複数の放射線検出用配線を介して放射線検出回路に供給される。よって、特許文献２に記載された放射線画像撮影装置では、複数の領域あるいは箇所ごとに個別に放射線をモニターすることができない。

特開２０１２−０１５９１３号公報 特開２０１２−０５２８９６号公報

本発明は、複数の領域あるいは箇所ごとに個別に放射線を正確にモニターするために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、放射線撮像装置に係り、前記放射線撮像装置は、複数の行および複数の列を有するアレイを構成するように配置され、放射線画像を取得するために放射線を電気信号に変換する複数の画素と、放射線を電気信号に変換する変換素子を含み、放射線をモニターするために前記アレイの中に分散して配置された複数のセンサと、前記複数のセンサから出力される信号を処理する処理回路と、前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサから出力される信号を前記処理回路に伝送するための複数の第１信号線と、前記複数の画素及び前記変換素子と直接に接続されていない、又は、前記複数の画素の少なくとも１つ及び前記複数のセンサの少なくとも１つと接続される複数の第２信号線と、を備え、前記複数の第２信号線は、前記アレイの中を前記複数の第１信号線に平行な方向に延びており、前記処理回路は、各センサで発生した信号の値を、前記複数の第１信号線のうち当該センサのための第１信号線に現れる信号の値と、前記複数の第２信号線のうち少なくとも１つの第２信号線に現れる信号の値との差分に基づいて決定する。

本発明によれば、複数の領域あるいは箇所ごとに個別に放射線を正確にモニターするために有利な技術が提供される。

本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第２実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 図１、２に示された放射線撮像装置の画素のうちセンサと同一行に配置される画素の平面図。 図１、２に示された放射線撮像装置の画素のうちセンサとは異なる行に配置される画素の平面図。 図１、２に示された放射線撮像装置のセンサの平面図。 図３Ａ、３ＢのＡ−Ａ’線に沿った断面の構造を模式的に示す図。 本発明の第３実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第３実施形態の放射線撮像装置におけるセンサが配置される位置の画素の構成を示す図。 本発明の第４実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第４実施形態における画素の平面図（ａ）およびセンサの平面図（ｂ）。 本発明の第５実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第６実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第７実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第８実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第９実施形態を示す図。 本発明の第９実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第１０実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第１０実施形態の放射線撮像装置のセンサの平面図。 図１６のＢ−Ｂ’線に沿った断面の構造を模式的に示す図。 本発明の第１１実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第１２実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 本発明の第１３実施形態の放射線撮像装置のセンサの平面図。 放射線撮像装置の実装例を示す図。 放射線撮像システムの構成例を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。

図１には、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。放射線撮像装置５０は、複数の画素１と、複数のセンサ２と、処理回路７と、駆動回路６と、電源回路５とを備えうる。

複数の画素１は、放射線画像を取得するために放射線を電気信号に変換する。複数の画素１は、複数の行および複数の列を有するアレイＰＡを構成するように配列されている。各画素１は、放射線を電気信号に変換する変換素子Ｃ１と、変換素子Ｃ１の出力電極を列信号線１２に接続するスイッチＳ１とを含みうる。スイッチＳ１は、ＴＦＴ(薄膜トランジスタ)で構成されうる。スイッチＳ１の制御電極（ゲート電極）には、駆動回路６によって駆動されるゲート線１３が接続されている。ここで、１つの行の画素には、１つのゲート線１３が共通に接続されている。なお、ゲート線１３が延びた方向が行方向であり、列信号線１２が延びた方向が列方向である。画素１で発生した信号（より具体的には、変換素子Ｃ１で発生した信号）は、スイッチＳ１、および、複数の列信号線１２のうち当該画素１のための列信号線１２を通して、処理回路７に伝送される。

複数のセンサ２は、放射線をモニターするために、アレイＰＡの中に分散して配置される。放射線のモニターを通して、例えば、放射線の照射の開始、放射線の照射の終了、放射線の積算照射量を検知することができる。各センサ２は、放射線を電気信号に変換する変換素子Ｃ２と、変換素子Ｃ２を検知信号線（第１信号線）１８に接続するスイッチＳ２とを含みうる。すなわち、変換素子Ｃ２は、検知信号線（第１信号線）１８と直接に接続されておらず、スイッチＳ２を介して検知信号線（第１信号線）１８と接続されている。一方、複数の検知信号線（第１信号線）１８は、複数の画素１とは接続されていない。スイッチＳ２は、ＴＦＴ(薄膜トランジスタ)で構成されうる。スイッチＳ２の制御電極（ゲート電極）には、駆動回路６によって駆動されるゲート線１６が接続されている。センサ２で発生した信号（より具体的には、変換素子Ｃ２で発生した信号）は、スイッチＳ２、および、複数の検知信号線１８のうち当該センサ２のための検知信号線１８を通して処理回路７に伝送される。すなわち、複数の第１信号線は、少なくとも１つのセンサ２から出力される信号を処理回路７に伝送するための配線である。複数の検知信号線（第１信号線）１８は、アレイＰＡの中を複数の列に平行な方向に延びている。

変換素子Ｃ１、Ｃ２は、放射線を光に変換するシンチレータおよび光を電気信号に変換する光電変換素子とで構成されうる。シンチレータは、一般的には、アレイＰＡの全体にわたって広がるようにシート状に形成され、複数の画素１および複数のセンサ２によって共有されうる。光電変換素子は、例えば、ＰＩＮ型光電変換素子でありうる。あるいは、変換素子Ｃ１、Ｃ２は、放射線を直接に光に変換する変換素子で構成されうる。変換素子Ｃ１、Ｃ２には、バイアス線１４を介してバイアス電源５からバイアス電位が供給される。

検知信号線（第１信号線）１８と、検知信号線１８の近傍の画素１の変換素子Ｃ１の出力電極との間には容量（寄生容量）が存在する。画素１の変換素子Ｃ１の出力電極の電位は、変換素子Ｃ１に放射線が照射され、変換素子Ｃ１おいて光電変換が起こることによって変化する。そのため、検知信号線１８に現れる信号は、センサ２からの信号の成分と、検知信号線１８とその近傍に配置された画素１の変換素子Ｃ１の出力電極との容量結合によって該出力電極から伝達される成分（クロストーク成分）とを含む。そこで、放射線撮像装置５０には、容量結合によるクロストーク成分を低減ないし相殺するための機能が設けられている。

具体的には、放射線撮像装置５０は、アレイＰＡの中を複数の列に平行な方向（言い換えると、複数の検知信号線（第１信号線）１８と平行な方向）に延びる複数の第２信号線２１を有する。第２信号線２１は、変換素子Ｃ２とは直接に接続されていない。また、第２信号線２１は、複数の画素１とも接続されていない。処理回路７は、センサ２で発生した信号の値を、複数の検知信号線１８のうち当該センサ２のための検知信号線１８に現れる信号の値と、複数の第２信号線２１のうち少なくとも１つの第２信号線２１に現れる信号の値との差分に基づいて決定する。ここで、複数の第２信号線２１のうち少なくとも１つの第２信号線２１は、当該センサ２のための第２信号線２１（言い換えると、当該センサ２に対応する第２信号線２１）である。処理回路７は、検知信号線（第１信号線）１８に現れる信号と第２信号線２１に現れる信号との和に基づいて放射線の照射の開始および／または終了を検知してもよい。これにより放射線の照射の開始および／または終了を検知する感度を向上させることができる。

検知信号線（第１信号線）１８と第２信号線２１とは、検知信号線１８と画素１の変換素子Ｃ１の出力電極との間の容量と、第２信号線２１と画素１の変換素子Ｃ１の出力電極との間の容量とがほぼ等しくなるように配置されうる。

処理回路７における差分の演算は、例えば、アナログ信号の状態でなされてもよいし、デジタル信号の状態でなされてもよい。図１に示された例では、処理回路７は、複数の列信号線１２、複数の検知信号線（第１信号線）１８および複数の第２信号線２１のそれぞれに現れる信号を検知する複数の検知回路７１を有する。また、処理回路７は、マルチプレクサ７２、ＡＤ変換器（ＡＤＣ）７３および演算回路７４を含む。マルチプレクサ７２は、複数の検知回路７１でそれぞれ検知（サンプリング）された信号から１つの信号を選択する。ＡＤ変換器７３は、マルチプレクサ７２によって選択された信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換する。演算回路７４は、ＡＤ変換器７３でデジタル信号に変換された信号を処理する。具体的には、演算回路７４は、検知信号線１８の信号を検知する検知回路７１で検知されＡＤ変換器７３でＡＤ変換された信号と、第２信号線２１の信号を検知する検知回路７１で検知されＡＤ変換器７３でＡＤ変換された信号との差分を演算する。

図２には、本発明の第２実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第２実施形態では、駆動回路６が、画素１を駆動する画素駆動回路６１と、センサ２を駆動するセンサ駆動回路６２とに分割されている。例えば、放射線の照射が開始され、センサ２を使って放射線の強度または積算照射量を検出するまでの期間はセンサ駆動回路６２を動作させ、画素１からの信号を読み出す際にはセンサ駆動回路６２を停止させ、画素駆動回路６１を動作させることができる。処理回路７における複数の検知回路７１についても、画素１用の検知回路７１とセンサ２用の検知回路７１とに分けて制御してもよい。

第１、第２実施形態によれば、複数の画素１で構成されるアレイＰＡの中に複数のセンサ２が分散して配置されていて、各センサ２の信号を個別に読み出すことができる。したがって、第１、第２実施形態によれば、複数の領域あるいは箇所ごとに個別に放射線をモニターすることができる。しかも、アレイＰＡを横切る検知信号線１８に現れる信号をそのアレイＰＡを横切る第２信号線２１に現れる信号を使って補正（両信号の差分を演算）することによって放射線をより正確にモニターすることができる。

図３Ａには、図１、２に示された放射線撮像装置５０の画素１のうちセンサ２と同一行に配置される画素１の平面図が例示されている。図３Ａに示された画素１は、ゲート線１６を含む。図３Ｂには、図１、２に示された放射線撮像装置５０の画素１のうちセンサ２とは異なる行に配置される画素１の平面図が例示されている。図３Ｂに示された画素１は、ゲート線１６を含まない。図３Ｃには、図１、２に示された放射線撮像装置５０のセンサ２の平面図が例示されている。

図４には、図３Ａ、３ＢのＡ−Ａ’線に沿った断面の構造が模式的に示されている。スイッチ（ＴＦＴ）Ｓ１は、ガラス基板等の絶縁性の基板１００の上に配置される。スイッチＳ１の上には、第１層間絶縁層１１０が配置され、第１層間絶縁層１１０の上に変換素子Ｃ１が配置されている。スイッチＳ１は、基板１００の上に、基板１００側から順に、制御電極１０１と、第１絶縁層１０２と、第１半導体層１０３と、第１半導体層１０３よりも不純物濃度の高い第１不純物半導体層１０４と、第１主電極１０５および第２主電極１０６と、を含む。第１不純物半導体層１０４は、第１主電極１０５および第２主電極１０６にそれぞれ接する領域を有し、第１半導体層１０３のうち当該領域の間に位置する領域がスイッチＳ１のチャネル領域となる。制御電極１０１は、ゲート線１３に接続され、第１主電極１０５は、列信号線１２に接続され、第２主電極１０６は、変換素子Ｃ１の出力電極（個別電極）１１１に接続されている。

この例では、第１主電極１０５、第２主電極１０６、列信号線１２、検知信号線（第１信号線）１８および第２信号線２１は、同一の導電層で構成され、第１主電極１０５が列信号線１２の一部をなしている。第１主電極１０５、第２主電極１０６および列信号線１２の上には、列信号線１２の側から順に、第２絶縁層１０７、第３絶縁層１０９、第１層間絶縁層１１０が配置されている。第３絶縁層１０９は、スイッチＳ１、制御電極１０１および列信号線１２を覆うように設けられている。

この例では、スイッチＳ１は、非晶質シリコンを主材料とした半導体層および不純物半導体層を用いた逆スタガ型のＴＦＴによって構成されているが、これは例示に過ぎない。スイッチＳ１は、例えば、多結晶シリコンを主材料としたスタガ型のＴＦＴ、有機ＴＦＴ、または、酸化物ＴＦＴで構成されうる。第１層間絶縁層１１０は、スイッチＳ１を覆うように、基板１００と出力電極（個別電極）１１１との間に配置されており、コンタクトホールを有している。

変換素子Ｃ１の出力電極１１１と第２主電極１０６とは、第１層間絶縁層１１０に形成されたコンタクトホールに埋め込まれたコンタクトプラグを通して接続されている。変換素子Ｃ１は、第１層間絶縁層１１０の上に、第１層間絶縁層１１０の側から順に、出力電極（個別電極）１１１と、第２不純物半導体層１１２と、第２半導体層１１３と、第３不純物半導体層１１４と、共通電極１１５と、を含む。変換素子Ｃ１の共通電極１１５の上には、第４絶縁層１１６が配置されている。変換素子Ｃ１の共通電極１１５は、第２層間絶縁層１２０の上に配置されたバイアス線１４が接続されている。バイアス線１４の上には、保護膜としての第５絶縁層１２１が配置されている。

この例では、検知信号線（第１信号線）１８と画素１の変換素子Ｃ１の出力電極（個別電極）１１１とは、平面図においてオーバーラップするように配置されうる。また、第２信号線２１と画素１の変換素子Ｃ１の出力電極（個別電極）１１１とは、平面図においてオーバーラップするように配置されうる。他の例において、検知信号線（第１信号線）１８と画素１の変換素子Ｃ１の出力電極（個別電極）１１１とは、平面図においてオーバーラップしないように配置されうる。また、第２信号線２１と画素１の変換素子Ｃ１の出力電極（個別電極）１１１とは、平面図においてオーバーラップしないように配置されうる。

いずれの例においても、検知信号線（第１信号線）１８と画素１の変換素子Ｃ１の出力電極（個別電極）１１１との間に寄生容量が形成される。そこで、第２信号線２１と画素１の変換素子Ｃ１の出力電極（個別電極）１１１との間にも寄生容量が形成されるように第２信号線２１が配置される。前述のように、検知信号線（第１信号線）１８と変換素子Ｃ１の出力電極１１１との間の寄生容量と第２信号線２１と画素１の変換素子Ｃ１の出力電極１１１との寄生容量とはほぼ等しいことが好ましい。

差分を演算するための信号を提供する検知信号線（第１信号線）１８と第２信号線２１との対は、画素１の変換素子Ｃ１の出力電極１１１の電位変動から容量結合を介して受ける影響が同程度になるように配置されうる。好ましくは、検知信号線（第１信号線）１８と第２信号線２１との対は、相互に近接して配置される。例えば、検知信号線（第１信号線）１８と第２信号線２１との対は、同一画素に隣接するように、あるいは、検知信号線１８が隣接する画素と第２信号線２１が隣接する画素とが相互に隣接するように配置されうる。ここで、撮像する人体の部位にもよるが、検知信号線（第１信号線）１８と第２信号線２１との対は、数ｍｍ程度、相互に離隔して配置されてもよい場合もある。

図５には、本発明の第３実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。なお、第３実施形態として言及しない事項は、第１、第２実施形態に従いうる。第３実施形態では、複数の行および複数の列を有するアレイＰＡを構成する複数の画素１は、該複数の行の全てが同一個数の画素１で構成されるように配置されている。換言すると、第３実施形態では、第１、第２実施形態においてセンサ２が配置される位置（行および列によって特定される位置）にも画素１が配置される。このような画素１は、センサ２（Ｃ２、Ｓ２）を内蔵する画素として考えることもできる。図６には、センサ２が配置される位置の画素１の構成が例示されている。

第３実施形態では、センサ２（Ｃ２、Ｓ２）が配置される位置に配置される画素１の変換素子Ｃ１は、他の位置に配置される画素１の変換素子Ｃ１よりも面積が小さくなりうる。しかし、このような面積の相違による感度の相違は、シェーディング補正と同様の方法、例えば、ゲイン補正および／またはオフセット補正で補正することができる。

図７には、本発明の第４実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第４実施形態として言及しない事項は、第１乃至第３実施形態に従いうる。第４実施形態では、センサ２は、列信号線１２に接続されている。また、第２信号線２１は、センサ２が接続された列信号線１２と対をなすように配置されうる。第４実施形態では、列信号線１２は、センサ２で発生した信号を処理回路７に伝送する第１信号線として機能する他、画素１の信号を処理回路７に伝送する。

図８（ａ）には、第４実施形態における画素１の平面図が例示されている。図８（ｂ）には、第４実施形態におけるセンサ２の平面図が例示されている。対をなす列信号線（第１信号線）１２と第２信号線２１とは、ほぼ同一の形状を有し、列に平行に延びている。

図９には、本発明の第５実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第５実施形態として言及しない事項は、第１乃至第４実施形態に従いうる。なお、図９では、視認性を高めるために、画素１を駆動するゲート線１３、および、画素１の信号を処理回路７に伝送するための列信号線１２は省略されている。アレイＰＡ中のハッチングが付されたボックスは、センサ２を示し、白のボックスは、画素１を示す。アレイＰＡは、複数の領域Ａ〜Ｉを有し、各領域に複数のセンサ２が配置されている。図９に示された例では、各領域に、列方向に沿って配列された３つのセンサ２が設けられている。センサ２は、検知信号線（第１信号線）１８に接続されている。検知信号線１８と対をなすように第２信号線２１が配置されている。

図１０には、本発明の第６実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第６実施形態として言及しない事項は、第１乃至第５実施形態に従いうる。なお、図１０では、視認性を高めるために、画素１を駆動するゲート線１３は省略されている。第６実施形態では、センサ２は、列信号線１２に接続されている。つまり、第６実施形態では、列信号線１２は、センサ２で発生した信号を処理回路７に伝送する第１信号線として機能する他、画素１の信号を処理回路７に伝送する。

図１１には、本発明の第７実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第７実施形態として言及しない事項は、第１乃至第６実施形態に従いうる。なお、図１１では、視認性を高めるために、画素１を駆動するゲート線１３は省略されている。第７実施形態でも、少なくとも１つのセンサ２は、少なくとも１つの画素１に接続される列信号線１２に接続されている。また、第７実施形態では、１つの列信号線１２は、センサ２で発生した信号を処理回路７に伝送する第１信号線として機能する他、画素１の信号を処理回路７に伝送する。また、他の列信号線１２は、他のセンサ２で発生した信号を処理回路７に伝送する第２信号線として機能する他、画素１の信号を処理回路７に伝送する。

更に、第７実施形態では、領域Ａ〜Ｉのそれぞれにおいて、前記１つの列信号線（第１信号線）１２に接続されたセンサ２の個数（第１個数）と、前記他の列信号線（第２信号線）１２に接続されたセンサ２の個数（第２個数）とが異なる。また、前記１つの列信号線（第１信号線）１２に接続されたセンサ２と前記他の列信号線（第２信号線）１２に接続されたセンサ２とは互いに異なる。処理回路７は、第１信号線に現れる信号の値と第２信号線に現れる信号の値との差分に基づいて放射線をモニターする。処理回路７は、第１信号線に現れる信号と第２信号線に現れる信号との和に基づいて放射線の照射の開始および／または終了を検知してもよい。

図１２には、本発明の第８実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第８実施形態として言及しない事項は、第１乃至第７実施形態に従いうる。なお、図１２では、視認性を高めるために、画素１を駆動するゲート線１３、および、画素１の信号を処理回路７に伝送するための列信号線１２は省略されている。第８実施形態では、センサ２の信号は、検知信号線（第１信号線）１８を通して処理回路７に伝送される。

図１３には、本発明の第９実施形態として、第１乃至第８実施形態の放射線撮像装置５０あるいは以降で説明する実施形態の放射線撮像装置５０に適用可能な動作を示されている。ステップＳ１３０１において、放射線撮像装置５０は、待機状態を維持する。放射線の照射の開始が検知されると、ステップＳ１３０２に進む。ここで、放射線の照射の開始の検知は、例えば、放射線源を制御するコントローラからの信号に基づいて検知されてもよいし、センサ２から信号に基づいて処理回路７が検知してもよい。

ステップＳ１３０２では、処理回路７は、第１信号線を通して伝送されたセンサ２からの信号と第２信号線に現れる信号とを検知回路７１によってサンプリングする。ステップＳ１３０２では、処理回路７は、サンプリングされた第１信号線を通して伝送されたセンサ２からの信号と第２信号線に現れる信号との差分を演算する。

ステップＳ１３０４では、処理回路７は、前記差分に基づいて放射線の照射量が安定したか否かを判定し、安定していないと判断したらステップＳ１３０２に戻り、安定したと判断したらステップＳ１３０５に進む。

ステップＳ１３０５では、処理回路７は、前記差分に基づいて、放射線の照射を停止させるべき時刻（照射停止時刻）を決定する。ステップＳ１３０５では、処理回路７は、放射線源を制御するコントローラに照射停止時刻を送信する。コントローラは、照射停止時刻に基づいて放射線の照射の停止を制御する。

図１４には、本発明の第９実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第９実施形態として言及しない事項は、第１乃至第８実施形態に従いうる。第９実施形態は、センサ２がスイッチＳ２を備えず、センサ２と列信号線（第１信号線）１２とが直接に接続されている。

図１５には、本発明の第１０実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第１０実施形態として言及しない事項は、第１乃至第８実施形態に従いうる。第１０実施形態は、センサ２がスイッチＳ２を備えず、センサ２と検知信号線（第１信号線）１８とが直接に接続されている。図１６には、第１０実施形態のセンサ２の平面図が示されている。図１７には、図１６のＢ−Ｂ’線に沿った断面の構造が模式的に示されている。検知信号線（第１信号線）１８は、スルーホールを介してセンサ２の変換素子Ｃ２の出力電極１１１に接続されている。

第９、第１０実施形態では、センサ２のためのゲート線１６が不要になる。なお、第９、第１０実施形態において、スイッチＳ２に相当する構造が、それが機能しない形態で、センサ２の中に配置されていてもよい。例えば、スイッチＳ２がＴＦＴで構成され、そのソースとドレインとが短絡されていてもよい。

図１８には、本発明の第１１実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第１１実施形態として言及しない事項は、第１乃至第１０実施形態に従いうる。なお、図１８では、視認性を高めるために、画素１を駆動するゲート線１３、および、画素１の信号を処理回路７に伝送するための列信号線１２は省略されている。第１１実施形態では、センサ２がスイッチＳ２を備えず、センサ２の変換素子Ｃ２が検知信号線（第１信号線）１８または第２信号線２１に直接に接続されている。よって、スイッチＳ２を制御するゲート線１６が設けられていない。

領域Ａ〜Ｉのそれぞれにおいて、検知信号線（第１信号線）１８に接続されたセンサ２の個数（第１個数）と、第２信号線２１に接続されたセンサ２の個数（第２個数）とが異なる。例えば、検知信号線（第１信号線）１８に接続されたセンサ２の個数（第１個数）が第２信号線１２に接続されたセンサ２の個数（第２個数）より多い。また、検知信号線（第１信号線）１８に接続されたセンサ２と第２信号線２１に接続されたセンサ２とは互いに異なる。

図１９には、本発明の第１２実施形態の放射線撮像装置５０の構成が示されている。第１２実施形態は、センサ２の信号が列信号線（第１信号線）１２に接続されている点で第１１実施形態と異なる。なお、図１９では、列信号線１２は、点線で示されている。また、図１９では、視認性を高めるために、画素１を駆動するゲート線１３は省略されている。

図２０には、本発明の第１３実施形態の放射線撮像装置５０のセンサ２の平面図が例示されている。第１３実施形態では、センサ２は、互いにサイズが異なる変換素子Ｃ３、Ｃ４と、変換素子Ｃ３、Ｃ４をそれぞれ検知信号線（第１信号線）１８、第２信号線２１に接続するスイッチＳ３、Ｓ４を含む。ここで、サイズが大きい変換素子Ｃ３がスイッチＳ３を介して検知信号線（第１信号線）１８に接続され、サイズが小さい変換素子Ｃ４がスイッチＳ４を介して第２信号線２１に接続されている。処理回路７は、検知信号線１８に現れる信号の値と第２信号線２１に現れる信号の値との差分を演算する。この差分は、変換素子Ｃ３、Ｃ４の相互のサイズの差によってもたらされる。第１３実施形態においても、放射線の強度あるいは照射量を示す信号として、クロストーク成分が低減ないし相殺された信号を得ることができる。

以上の全ての実施形態において、図示された構成は代表的な例に過ぎず、配置位置や接続関係は、図示された構成に限定されない。例えば、変換素子の共通電極１１５と出力電極１１１の上下関係は反対にされてもよい。変換素子は、ＰＩＮ型フォトダイオードではなく、ＭＩＳ型フォトダイオードでもよく、また、直接変換型の変換素子であってもよい。また、各領域に配置されるセンサ２の個数は自由に定められうる。また、２以上のセンサ２が相互に連結されてもよい。

また、検知信号線（第１信号線）１８と第２信号線２１とは、完全な同一パターンにはなりえないため、厳密には容量が相互に異なってしまう。例えば、接続されているスイッチ（ＴＦＴ）の個数や、オーバーラップする面積が互いに異なる場合、出荷前にその異なる量のパラメーターを事前に取得し補正できるようなアルゴリズムを組み込むことで、より精度を向上させることが可能となる。

第１信号線および第２信号線にそれぞれ接続するセンサの個数については、センサの信号を必要な精度で読み出せる範囲で決定すればよい。第１信号線および第２信号線には、それらに寄生する容量の差を小さくするために、ダミーの素子（例えば、ＴＦＴ）が接続されてもよい。第２信号線には、ＴＦＴを介して、光電変換をしない素子、例えば、容量素子が接続されてもよい。

以下、図２１を参照しながら放射線撮像装置の実装例を説明する。画素１およびセンサ２は、センサ基板６０１１に配列される。センサ基板６０１１には、シフトレジスタおよび検知回路を構成するＩＣ６０４３が実装されたフレキシブル回路基板６０１０が接続されている。フレキシブル回路基板６０１０の逆側は、回路基板ＰＣＢ１、ＰＣＢ２に接続されている。１または複数のセンサ基板６０１１が基台６０１２の上に接着されうる。基台６０１２の下には、処理回路６０１８内のメモリ６０１４をＸ線から保護するため鉛板６０１３が配置されている。センサ基板６０１１上には、Ｘ線（放射線）を可視光に変換するためのシンチレータ６０３０（例えばＣｓＩ層）が蒸着されている。以上の構成波、カーボンファイバー製のケース６０２０に収納されうる。

図２２には、放射線撮像システムへの応用例が示されている。Ｘ線チューブ（放射線源）６０５０で発生したＸ線（放射線））６０６０は患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、シンチレータを上部に実装した放射線撮像装置６０４０に入射する。このＸ線には患者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータは発光し、これを光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察できる。

また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

１：画素、２：センサ、１８：検知信号線（第１信号線）、１２：列信号線（第１信号線）、２１：第２信号線、７：処理回路

Claims (14)

1. 放射線撮像装置であって、
   複数の行および複数の列を有するアレイを構成するように配置され、放射線画像を取得するために放射線を電気信号に変換する複数の画素と、
   放射線を電気信号に変換する変換素子を含み、放射線をモニターするために前記アレイの中に分散して配置された複数のセンサと、
   前記複数のセンサから出力される信号を処理する処理回路と、
   前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサから出力される信号を前記処理回路に伝送するための複数の第１信号線と、
   前記複数の画素及び前記変換素子と直接に接続されていない、又は、前記複数の画素の少なくとも１つ及び前記複数のセンサの少なくとも１つと接続される複数の第２信号線と、を備え、前記複数の第２信号線は、前記アレイの中を前記複数の第１信号線に平行な方向に延びており、
   前記処理回路は、各センサで発生した信号の値を、前記複数の第１信号線のうち当該センサのための第１信号線に現れる信号の値と、前記複数の第２信号線のうち少なくとも１つの第２信号線に現れる信号の値との差分に基づいて決定する、
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記センサは、前記変換素子と前記第１信号線又は前記第２信号線との間に設けられたスイッチを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記変換素子は、前記第１信号線に直接に接続されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
4. 前記複数の画素は、前記複数の行のすべてが同一個数の画素で構成されるように配置されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
5. 前記処理回路は、前記複数の画素から出力される信号を更に処理し、前記複数の第１信号線および前記複数の第２信号線のそれぞれに現れる信号をそれぞれ検知する複数の検知回路を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記アレイの中を前記複数の第１信号線に平行な方向に延びる複数の列信号線を更に備え、
   各変換素子で発生した信号は、前記複数の列信号線のうち対応する列信号線を通して前記処理回路に伝送される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記複数の第１信号線は、前記複数のセンサで発生した信号を前記処理回路に伝送するための他、前記複数の画素の信号を前記処理回路に伝送するためにも使われる、
   ことを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
8. 前記複数の第２信号線は、前記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサから出力される信号を前記処理回路に伝送するための配線であり、
   前記第１信号線には、前記複数のセンサのうちの第１個数の第１センサから信号が出力され、前記第２信号線には、前記複数のセンサのうちの第２個数の第２センサから信号が出力され、前記第１個数と前記第２個数とは異なり、
   前記処理回路は、前記第１信号線に現れる信号の値と前記第２信号線に現れる信号の値との差分に基づいて放射線をモニターする、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
9. 前記複数のセンサは、互いにサイズが異なる第１のセンサおよび第２のセンサを含み、
   前記第１信号線には、前記第１のセンサから信号が出力され、前記第２信号線には、前記第２のセンサから信号が出力され、
   前記処理回路は、前記第１信号線に現れる信号の値と前記第２信号線に現れる信号の値との差分に基づいて放射線をモニターする、
   ことを特徴とする請求項８に記載の放射線撮像装置。
10. 前記処理回路は、放射線を照射する放射線源を前記差分に基づいて制御する、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 前記処理回路は、前記複数の第１信号線に現れる信号の値と前記複数の第２信号線に現れる信号の値との和に基づいて放射線の照射の開始および／または終了を検知する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 前記センサのための第１信号線と前記少なくとも１つの第２信号線とは、前記複数の列のうちの１つの列の画素との間で容量結合されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
13. 前記複数の画素は各々、放射線を電気信号に変換する変換素子を含み、
    前記センサのための第１信号線と前記少なくとも１つの第２信号線とは、前記１つの列の画素の変換素子とオーバーラップするように配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置。
14. 放射線を発生する放射線源と、
    請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    を備えることを特徴とする放射線撮像システム。