JP6555909B2 - 放射線撮像装置及び放射線撮像システム - Google Patents

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Description

本発明は、放射線撮像装置及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用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放射線撮像装置が実用化されている。スイッチは、変換素子と列信号線との間に配置され、スイッチを導通状態にすることによって、変換素子から列信号線を介して信号が読み出される。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リング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、放射線の照射量又は積算照射量の検知が可能になる。
特許文献１には、放射線の照射量を検出することで、放射線の照射を停止させるべきタイミングを検知し、放射線画像を取得する放射線検出装置が開示されている。特許文献１の放射線検出装置では、光電変換素子と、放射線画像データを読み出す為の配線と、放射線照射量データを読み出す為の配線と、スイッチ素子と、蓄積容量とを有する。放射線画像データを読み出す為の配線は、スイッチ素子を介して、光電変換素子に接続され、放射線照射量データを読み出す為の配線と、光電変換素子の間には蓄積容量が配置されている。
特許文献１の構成により、放射線の照射量の検出を行う場合、放射線照射量データの読出しは蓄積容量を介して読み出される為、放射線によって発生した電荷量は保存され、放射線画像データは減衰しない。その為、放射線照射量の検出を行う画素においても、画像データを減衰なく取り出すことができる。
特開２００１−１１６８４６号公報
特許文献１の放射線検出装置では、任意の検知領域に対する放射線の照射を個別に検知するためには、検知領域の個数分の専用の信号線が必要であり、レイアウトの制約を受けてしまう。また、任意のタイミングで、任意の箇所の検知領域に対する放射線の照射の検知ができない。
本発明の目的は、レイアウトの制約を受けず、任意のタイミングで、任意の箇所の放射線を検知することができ、放射線量のモニタリングを行っても、画像信号を減衰なく読み出すことができる技術を提供することである。
本発明の放射線撮像装置は、放射線に応じた画像信号を出力するための複数の画素と、前記画像信号を出力するための画像信号線と、前記放射線の照射の検知のための検知信号を出力するための検知信号線と、を含む放射線撮像装置であって、前記複数の画素のうちの少なくとも１つの画素は、少なくとも２つの電極を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、前記電荷に応じた前記信号を前記画像信号線を介して出力するために前記変換素子の前記２つの電極のうちの一方の電極と前記画像信号線に電気的に接続された第１のスイッチと、第１電極と第２電極とを有して前記電荷を蓄積するために前記変換素子の前記一方の電極に前記第１電極が電気的に接続された蓄積容量と、前記第２電極と前記検知信号線とに電気的に接続された第２のスイッチと、を含む。
本発明によれば、レイアウトの制約を受けず、任意のタイミングで、任意の箇所の放射線を検知することができ、放射線量のモニタリングを行っても、画像信号を減衰なく読み出すことができる。
放射線撮像装置の構成例を示す図である。 放射線撮像システムの構成例を示す図である。 放射線撮像装置の他の構成例を示す図である。 撮像画素及び検知画素の構成例を示す平面図である。 図４のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。 放射線撮像装置の他の構成例を示す図である。 放射線撮像装置の構成例を示す図である。 放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。 放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。 放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。 放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャートである。 放射線撮像システムの構成例を示す図である。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による放射線撮像装置２００の構成例を示す図である。放射線撮像装置２００は、撮像領域ＩＲと、読出部１３０，１４０と、行選択部２２１と、駆動部２４１と、信号処理部２２４と、制御部２２５と、電源回路２２６とを有する。撮像領域ＩＲは、行列状に配置される複数の画素１０１，１２１を有する。複数の画素は、放射線画像の取得のための複数の撮像画素（第２の画素）１０１と、放射線の照射をモニタリングするための検知画素（第１の画素）１２１とを含む。撮像画素１０１は、放射線を電気信号（電荷）に変換する第１の変換素子１０２と、第１のスイッチ１０３とを有する。第１のスイッチ１０３は、列信号線（画素信号線）１０６と第１の変換素子１０２との間に接続される。検知画素１２１は、放射線を電気信号（電荷）に変換する第２の変換素子１２２と、第２のスイッチ１２３と、蓄積容量１２７と、第３のスイッチ１２６とを有する。第２のスイッチ１２３は、検知信号線１２５と蓄積容量１２７との間に接続される。蓄積容量１２７は、第２のスイッチ１２３と第２の変換素子１２２との間に接続される。第３のスイッチ１２６は、列信号線１０６と第２の変換素子１２２との間に接続される。撮像画素１０１は、すべての列に配置される。検知画素１２１は、一部の列に配置される。
第１の変換素子１０２及び第２の変換素子１２２は、それぞれ、放射線を光に変換するシンチレータと、光を電気信号に変換する光電変換素子とを有する。シンチレータは、撮像領域ＩＲを覆うようにシート状に形成され、複数の画素１０１，１２１によって共有される。なお、第１の変換素子１０２及び第２の変換素子１２２は、それぞれ、放射線を直接に光に変換する変換素子でもよい。第１のスイッチ１０３、第２のスイッチ１２３、及び、第３のスイッチ１２６は、例えば、非晶質シリコン又は多結晶シリコン（好ましくは多結晶シリコン）などの半導体で活性領域が構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を有する。
放射線撮像装置２００は、複数の列信号線１０６及び複数の駆動線１０４を有する。複数の列信号線１０６は、列毎に設けられ、それぞれ、各列の画素１０１，１２１に共通に接続される。複数の駆動線１０４は、行号に設けられ、各行の画素１０１，１２１に共通に接続される。複数の駆動線１０４は、行選択部２２１によって駆動される。
第１の変換素子１０２の第１の電極は、第１のスイッチ１０３の第１の主電極に接続され、第１の変換素子１０２の第２の電極は、バイアス線１０８に接続される。複数のバイアス線１０８は、列毎に設けられ、各列の変換素子１０２，１２２の第２の電極に共通に接続される。バイアス線１０８は、電源回路２２６からバイアス電圧Ｖｓを受ける。各列の第１のスイッチ１０３の第２の主電極は、各列の列信号線１０６に接続される。各行の第１のスイッチ１０３の制御電極は、各行の駆動線１０４に接続される。
複数の列信号線１０６は、第２の読出部１３０に接続される。第２の読出部１３０は、複数の検知部１３２と、マルチプレクサ１３４と、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器という）１３６とを有し、列信号線１０６の信号を読み出す。複数の検知部１３２は、列毎に設けれ、それぞれ、各列の列信号線１０６に接続される。各列の列信号線１０６は、各列の検知部１３２に接続される。検知部１３２は、例えば、増幅器を含む。マルチプレクサ１３４は、複数の検知部１３２を所定の順番で選択し、選択した検知部１３２からの信号をＡＤ変換器１３６に供給する。ＡＤ変換器１３６は、供給された信号をアナログからデジタルに変換して出力する。
第２の変換素子１２２の第１の電極は、蓄積容量１２７の第２の電極、及び、第３のスイッチ１２６の第１の主電極に接続される。蓄積容量１２７の第１の電極は、第２のスイッチ１２３の第１の主電極に接続される。第２のスイッチ１２３の第２の主電極は、検知信号線１２５に接続される。第３のスイッチ１２６の第２の主電極は、列信号線１０６に接続される。第２の変換素子１２２の第２の電極は、バイアス線１０８に接続される。第２のスイッチ１２３の制御電極は、駆動線１２４に接続される。第３のスイッチ１２６の制御電極は、駆動線１０４に接続される。放射線撮像装置２００は、複数の検知信号線１２５を有する。複数の検知信号線１２５の各々には、１又は複数の検知画素１２１が接続可能である。駆動線１２４は、駆動部２４１によって駆動される。複数の駆動線１２４の各々には、１又は複数の検知画素１２１が接続可能である。
検知信号線１２５は、第１の読出部１４０に接続される。第１の読出部１４０は、複数の検知部１４２と、マルチプレクサ１４４と、ＡＤ変換器１４６とを有し、検知信号線１２５の信号を読み出す。複数の検知信号線１２５は、それぞれ、複数の検知部１４２に接続される。１つの検知信号線１２５は、１つの検知部１４２に対応する。検知部１４２は、例えば、増幅器を含む。マルチプレクサ１４４は、複数の検知部１４２を所定の順番で選択し、選択した検知部１４２からの信号をＡＤ変換器１４６に供給する。ＡＤ変換器１４６は、供給された信号をアナログからデジタルに変換して出力する。
ＡＤ変換器１４６の出力信号は、信号処理部２２４に供給される。信号処理部２２４は、ＡＤ変換器１４６の出力信号に基づいて、放射線撮像装置２００に対する放射線の照射を示す情報を出力する。具体的には、信号処理部２２４は、例えば、放射線撮像装置２００に対する放射線の照射を検知したり、放射線の照射量及び／又は積算照射量を演算する。制御部２２５は、信号処理部２２４からの情報に基づいて、行選択部２２１、駆動部２４１及び読出部１３０を制御する。制御部２２５は、信号処理部２２４からの情報に基づいて、例えば、露出（撮像画素１０１による照射された放射線に対応する電荷の蓄積）の開始及び終了を制御する。また、制御部２２５は、通信インターフェース１００３を制御する。
図２は、放射線撮像装置２００を含む放射線撮像システムの構成例を示す図である。放射線撮像システムは、図１の放射線撮像装置２００の他、コントローラ１００２、通信インターフェース１００３、放射線源インターフェース１００４、及び放射線源１００５を有する。コントローラ１００２は、線量Ａ、照射時間Ｂ（ｍｓ）、管電流Ｃ（ｍＡ）、管電圧Ｄ（ｋＶ）、放射線をモニタリングすべき領域である放射線検知領域（ＲＯＩ）などを入力する。コントローラ１００２は、入力された情報を、通信インターフェース１００３を介して、放射線撮像装置２００に出力する。放射線源１００５に付属された爆射スイッチが操作されると、放射線源１００５から放射線が照射される。放射線撮像装置２００は、例えば、放射線検知領域（ＲＯＩ）に配置された検知画素１２１を用いて、放射線照射を検知する為の検知動作を行い、放射線照射開始タイミングの検知を行う。次に、制御部２２５は、例えば、放射線検知領域（ＲＯＩ）に配置された検知画素１２１から読み出された信号の積分値が線量Ａ１に到達したら、インターフェース１００３を介して放射線源インターフェース１００４に曝射停止信号を出力する。これに応答して、放射線源インターフェース１００４は、放射線源１００５に放射線の照射を停止させる。ここで、線量Ａ１は、線量Ａ、放射線照射強度、各ユニット間の通信ディレイ、処理ディレイ等に基づいて、制御部２２５によって決定される。放射線の照射時間が照射時間Ｂに達した場合は、放射線源１００５は、爆射停止信号の有無にかかわらず、放射線の照射を停止する。
図１の構成例では、撮像画素１０１から出力される列信号線１０６の信号が読出部１３０により読み出され、検知画素１２１から出力される検知信号線１２５の信号が読出部１４０によって読み出されるが、これに限定されない。図３に示すように、撮像画素１０１から出力される列信号線１０６の信号と検知画素１２１から出力される検知信号線１２５の信号が共通の読出部１４０によって読み出されるようにしてもよい。読出部１４０は、複数の検知部１３２と、複数の検知部１４２と、マルチプレクサ１４４と、ＡＤ変換器１４６とを有する。マルチプレクサ１４４は、図１のマルチプレクサ１３４及び１４４の機能を有する。ＡＤ変換器１４６は、図１のＡＤ変換器１３６及び１４６の機能を有する。
図４は、撮像画素１０１及び検知画素１２１の構成例を示す平面図である。この平面図は、放射線撮像装置２００の撮像領域ＩＲに平行な面への正投影図を示す。図５（Ａ）は、図４のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図５（Ｂ）は、図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
図４、及び、図５（Ａ）に示されるように、検知画素１２１は、第２の変換素子１２２と、第２のスイッチ１２３と、第３のスイッチ１２６と、蓄積容量１２７とを有する。第２の変換素子１２２は、この例では、シンチレータによって放射線から変換された光を電荷に変換して蓄積する。なお、第２の変換素子１２２は、放射線を直接に電荷に変換するように構成してもよい。第２のスイッチ１２３は、第２の変換素子１２２に蓄積された電荷に応じた電気信号を出力するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む。第２の変換素子１２２は、例えば、ＰＩＮ型のフォトダイオード１３４を有する。第２の変換素子１２２は、蓄積容量１２７の第２の電極１７２に接続される。蓄積容量１２７の第１の電極１７１は、第２のスイッチ１２３を介して、検知信号線１２５に接続される。また、第２の変換素子１２２は、第３のスイッチ素子１２６を介して、信号線１０６に接続される。第２の変換素子１２２は、ガラス基板等の絶縁性の支持基板１００の上に配置された第２のスイッチ１２３、第３のスイッチ１２６、蓄積容量１２７の上に、第１の層間絶縁層１１０を挟んで配置される。第２の変換素子１２２は、例えば、第１の電極１３１、ＰＩＮフォトダイオード１３４、及び第２の電極１３７を有する。
第２の変換素子１２２の上には、保護膜１３８、第２の層間絶縁層１３９、バイアス線１０８、保護膜１４０が順に配置されている。保護膜１４０の上には、平坦化膜及びシンチレータが配置される。第２の電極１３７は、コンタクトホールを介してバイアス線１０８に接続されている。第２の電極１３７には、光透過性を有するＩＴＯが用いられ、シンチレータで放射線から変換された光が透過可能な構成となっている。
図４及び図５（Ｂ）に示されるように、撮像画素１０１は、第１の変換素子１０２と、第１のスイッチ１０３とを有する。第１の変換素子１０２は、第２の変換素子１２２と同様に、シンチレータによって放射線から変換された光を電荷に変換して蓄積する。なお、第１の変換素子１０２は、放射線を直接に電荷に変換するように構成してもよい。第１のスイッチ１０３は、第１の変換素子１０２に蓄積された電荷に応じた電気信号を出力するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を含む。第１の変換素子１０２は、例えば、ＰＩＮ型のフォトダイオード１３４を有する。第１の変換素子１０２は、第１のスイッチ１０３を介して、列信号線１０６に接続される。第１の変換素子１０２は、ガラス基板等の絶縁性の支持基板１００の上に配置された第１のスイッチ１０３の上に、第１の層間絶縁層１１０を挟んで配置される。第１の変換素子１０２は、例えば、第１の電極１３１、ＰＩＮフォトダイオード１３４、及び第２の電極１３７を有する。第１の変換素子１０２及び第２の変換素子１２２は、例えば、ＭＩＳ型のセンサによって構成してもよい。
図５（Ａ）の例では、蓄積容量１２７は、第１の電極１７１と第２の電極１７２の間の容量だけでなく、第２の電極１７２と第２の変換素子１２２の第１の電極１３１の間の第１の層間絶縁層１１０による容量も蓄積容量として寄与することができる。また、図５（Ａ）での蓄積容量１２７の形態は一例であり、第１の層間絶縁層１１０の下に形成される例を示したが、これに限定されない。第１の層間絶縁層１１０を２層からなる絶縁層として形成し、２層の間に導電層を形成し、第１の層間絶縁層１１０の下方に配置された導電層との間で蓄積容量を形成する構成でもよい。
図６は、本実施形態による放射線撮像装置２００の駆動方法の例を示すタイミングチャートである。以下の説明において、撮像画素１０１の第１のスイッチ１０３及び検知画素１２１の第３のスイッチ１２６を駆動する駆動線１０４に印加される信号をＶｇ１〜Ｖｇｎとする。また、検知画素１２１の第２のスイッチ１２３を駆動する駆動線１２４に印加される信号をＶｄ１〜Ｖｄｎ（図７参照）とする。第１のスイッチ１０３、第２のスイッチ１２３、及び第３のスイッチ１２６は、ゲートに供給される信号がハイレベルであるときに導通状態となり、ゲートに供給される信号がローレベルであるときに非導通状態となる。
期間Ｔ１は、放射線の照射の開始を待つ期間である。具体的には、期間Ｔ１は、放射線撮像装置２００の電源が投入され、放射線画像の撮像が可能な状態となってから放射線源１００５の曝射スイッチが操作され、放射線撮像装置２００が放射線の照射を検知するまでの期間である。
期間Ｔ１では、信号Ｖｄ１〜Ｖｄｎがハイレベルに固定され、検知画素１２１の第２のスイッチ１２３が導通状態に固定される。放射線が照射されると、第２の変換素子１２２は放射線を電荷に変換し、第２の変換素子１２２及び蓄積容量１２７の容量比に応じて、第２の変換素子１２２及び蓄積容量１２７のそれぞれに電荷が蓄積される。蓄積容量１２７に蓄積された電荷量に応じて、検知信号線１２５は、読出部１４０へ信号を伝達する。読出部１４０は、検知部１４２により信号を増幅し、ＡＤ変換器により信号をアナログからデジタルに変換し、信号処理部２２４に出力する。信号処理部２２４は、ＡＤ変換器１４６の出力信号を基に、放射線の照射開始を検知する。放射線の照射の開始が検知されると、期間Ｔ２に移行する。期間Ｔ１では、第１の変換素子１０２において発生するダーク電流を除去するために、それぞれの第１の変換素子１０２を定期的に定電位にリセットすることが望ましい。この例では、各駆動線１０４の信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎが順次にハイレベルにされ、各列の第１のスイッチ１０３が順次に導通状態になり、各列の変換素子１０２は、順次に、定電圧に固定された列信号線１０６に電気的に接続される。これによって、ダーク電流による電荷が第１の変換素子１０２に長時間にわたって蓄積されることが防止される。期間Ｔ１の長さは、撮影手法・条件等により大きく異なるが、例えば、数秒〜数分である。
期間Ｔ２は、放射線が照射されている期間である。一例として、期間Ｔ２は、放射線撮像装置２００が放射線の照射開始を検知してから放射線の曝射量が最適線量となるまでの期間である。期間Ｔ２は、放射線の照射量をモニタリングする期間であるとも言える。期間Ｔ２では、信号Ｖｄ１〜Ｖｄｎが断続的にハイレベルになり、検知画素１２１の第２のスイッチ１２３が断続的に導通状態になる。第２の変換素子１２２は、放射線を電荷に変換する。検知信号線１２５は、蓄積容量１２７に蓄積された電荷量に応じて、読出部１４０へ信号を伝達する。信号処理部２２４は、読出部１４０の出力信号を基に、放射線の線量を検知する。期間Ｔ２では、各駆動線１０４に印加される信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎがローレベルにされ、第１のスイッチ１０３は非導通状態に固定される。これにより、撮像画素１０１の第１の変換素子１０２は、放射線を電荷に変換し、変換した電荷を蓄積する。期間Ｔ２の長さは、撮影手法・条件等により大きく異なるが、例えば、１ｍ秒〜数百ｍ秒程度である。
制御部２２５は、放射線検知領域（ＲＯＩ）に配置された検知画素１２１から読み出された信号の積分値が線量Ａ１に到達したら、放射線撮像装置２００の動作を期間Ｔ３に移行させる。また、このとき、制御部２２５は、通信インターフェース１００３を介して放射線源インターフェース１００４に曝射停止信号を出力する。すると、放射線源１００５は、放射線の照射を停止する。
期間Ｔ３は、放射線源１００５が放射線の照射が終了した後に、撮像画素１０１及び検知画素１２１から放射線画像信号を読み出す期間である。期間Ｔ３では、複数の行が走査され、信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎが順次にハイレベルになり、信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎと同じタイミングで、信号Ｖｄ１〜Ｖｄｎが順次ハイレベルになる。各行の第１のスイッチ１０３、第２のスイッチ１２３及び第３のスイッチ１２６が順次に導通状態になる。撮像画素１０１では、第１のスイッチ１０３が導通状態になり、第１の変換素子１０２に蓄積された電荷量に応じた電圧が列信号線１０６に出力される。信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎと同じタイミングで、信号Ｖｄ１〜Ｖｄｎがハイレベルになることで、検知画素１２１において、第２のスイッチ１２３及び第３のスイッチ１２６が導通状態になる。これにより、第２の変換素子１２２及び蓄積容量１２７の両方に蓄積された電荷量に応じた電圧が列信号線１０６に出力される。読出部１３０は、列信号線１０６の信号を読み出す。信号処理部２２４は、ＡＤ変換器１３６の出力信号を基に放射線量をモニタリングする。これにより、画像信号量が減衰することが無く、検知画素１２１においても、第２の変換素子１２２及び蓄積容量１２７に蓄積された信号のすべてを画素信号として使用することができる。
以上の動作とは異なり、信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎのみがハイレベルになる場合、第２の変換素子１２２に蓄積された電荷量を読み出すことができるが、蓄積容量１２７に蓄積された電荷量は読み出すことができない。画像信号を正確に読み出す為には、信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎと同じタイミングで、信号Ｖｄ１〜Ｖｄｎをハイレベルにする必要がある。撮像画素１０１、及び、検知画素１２１に蓄積された信号は、読出部１３０によって読み出される。この例では、各撮像画素１０１における蓄積時間が一定となるように、期間Ｔ１において、最後にハイレベルが印加された行の信号Ｖｇ１に応じて、期間Ｔ３では、最初にハイレベルが印加される行の信号Ｖｇ２が決定される。図６では、期間Ｔ１において最後にハイレベルが印加された行が信号Ｖｇ１に対応する行であるので、期間Ｔ３では、信号Ｖｇ２に対応する行から順にハイレベルが印加される。
また、本実施形態では、検知画素１２１の第２のスイッチ１２３を設けることによって、検知信号線１２５の本数を少なくしながら、検知画素１２１毎に放射線の照射を検知することができる。その為、レイアウトの制約を受けず、また、任意のタイミングで、任意の検知領域の放射線照射量をモニタリングすることが可能である。ここで、検知画素１２１毎、又は、少なくとも１個の検知画素１２１を含む放射線検知領域（ＲＯＩ）毎に放射線を検知することができる構成は、より適切な線量制御及び露出制御の実現に寄与する。
また、本実施形態では、放射線をモニタリングする検知画素１２１においても、画素信号を得ることが可能である。図７のように、行列状の複数の画素のすべてを（各々を）検知画素１２１で構成することも可能である。図７のような構成をとれば、撮像領域ＩＲ２００上のどの箇所においても画素単位で放射線検知領域（ＲＯＩ）を設定することが可能となる。
図８は、読出部１３０及び読出部１４０の構成例を示す図である。読出部１３０の検知部１３２は、増幅回路ＡＭＰと、第１の保持容量ＨＣ１ｉと、第２の保持容量ＨＣ２ｉと、第１のサンプリングスイッチＳＷ１ｉと、第２のサンプリングスイッチＳＷ２ｉとを有する。増幅回路ＡＭＰは、第１の入力端子、第２の入力端子及び出力端子を有する増幅器ＤＡと、上記の第１入力端子と上記の出力端子との間に並列に設けられた帰還容量Ｃｆ及びリセットスイッチＲＳとを有する。リセットスイッチＲＳは、リセット信号ΦＲｉに応じて導通状態／非導通状態になる。上記の第１の入力端子には、列信号線１０６が接続される。上記の第２の端子には、基準電位ＲＥＦが供給される。サンプリングスイッチＳＷ１ｉは、増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子と保持容量ＨＣ１ｉとの間に接続される。サンプリングスイッチＳＷ１ｉは、サンプリング信号ＳＨ１ｉに応じて、増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子と保持容量ＨＣ１ｉを接続する。サンプリングスイッチＳＷ２ｉは、サンプリング信号ＳＨ２ｉに応じて、増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子と保持容量ＨＣ２ｉを接続する。
読出部１４０の検知部１４２は、増幅回路ＡＭＰと、第１の保持容量ＨＣ１ｄと、第２の保持容量ＨＣ２ｄと、第１のサンプリングスイッチＳＷ１ｄと、第２のサンプリングスイッチＳＷ２ｄとを有する。増幅回路ＡＭＰは、第１の入力端子、第２の入力端子及び出力端子を有する増幅器ＤＡと、上記の第１の入力端子と上記の出力端子との間に並列に設けられた帰還容量Ｃｆ及びリセットスイッチＲＳとを有する。リセットスイッチＲＳは、リセット信号ΦＲｄに応じて導通状態／非導通状態になる。上記の第１の入力端子には、検知信号線１２５が接続される。上記の第２の端子には、基準電位ＲＥＦが供給される。サンプリングスイッチＳＷ１ｄは、サンプリング信号ＳＨ１ｄに応じて、増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子と保持容量ＨＣ１ｄを接続する。サンプリングスイッチＳＷ２ｄは、サンプリング信号ＳＨ２ｄに応じて、増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子と保持容量ＨＣ２ｄを接続する。電位ＶＡは検知画素１２１の第１の電極１３１（図５（Ａ））の電位、電位ＶＢは検知部１４２内の増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子の電位である。
図９は、図８の読出部１３０及び読出部１４０の動作例を示すタイミングチャートである。信号Ｖｄは図６の信号Ｖｄ１〜Ｖｄｎに対応し、信号Ｖｇは図６の信号Ｖｇ１〜Ｖｇｎに対応する。図９は図６における期間Ｔ２及びＴ３を示す。まず、期間Ｔ２では、読出部１４０において、リセット信号ΦＲｄがハイレベルになり、リセットスイッチＲＳが導通状態になる。これにより、電位ＶＢが参照電位ＲＥＦにリセットされる。
次に、サンプリング信号ＳＨ１ｄがローレベルからハイレベルになり、その後にハイレベルからローレベルになり、スイッチＳＷ１ｄがオンし、増幅器ＤＡの出力信号が保持容量ＨＣ１ｄにサンプリングされる。保持容量ＨＣ１ｄの信号Ｂ１は、マルチプレクサ１４４及びＡＤ変換器１４６を介して、信号処理部２２４に出力される。
次に、駆動線１２４の信号Ｖｄがハイレベルになり、検知画素１２１の第２のスイッチ１２３が導通状態になる。このとき、蓄積容量１２７に蓄積されていた電荷の量に応じた信号が、検知信号線１２５を介して、読出部１４０に伝達される。
次に、読出部１４０において、サンプリング信号ＳＨ２ｄがローレベルからハイレベルになり、その後にハイレベルからローレベルになり、スイッチＳＷ２ｄがオンし、増幅器ＤＡの出力信号が保持容量ＨＣ２ｄにサンプリングされる。保持容量ＨＣ２ｄの信号Ｂ２は、マルチプレクサ１４４及びＡＤ変換器１４６を介して、信号処理部２２４に出力される。
次に、信号処理部２２４は、信号Ｂ２と信号Ｂ１との差分を演算することにより、正味の放射線成分(放射線の照射量）を検出することができる。なお、上記の例では、信号処理部２２４が信号Ｂ１と信号Ｂ２の差分を演算する例を示したが、読出部１４０の中に差動回路を配置し、読出部１４０の中の差動回路が信号Ｂ１と信号Ｂ２の差分の信号を出力するようにしてもよい。
上記の動作を繰り返すことにより、放射線量のモニタリングを行い、制御部２２５は、放射線検知領域（ＲＯＩ）に配置された検知画素１２１から読み出された信号の積分値が線量Ａ１に到達したら、放射線撮像装置２００の動作を期間Ｔ３に移行させる。また、このとき、制御部２２５は、通信インターフェース１００３（図２）を介して放射線源インターフェース１００４に曝射停止信号を出力する。すると、放射線源１００５は、放射線の照射を停止する。放射線の照射が終了した後に、期間Ｔ３に移行し、画像取得動作により、撮像画素１０１及び検知画素１２１から放射線画像信号を読み出す。
期間Ｔ３では、まず、読出部１３０において、リセット信号ΦＲｉがハイレベルになり、リセットスイッチＲＳが導通状態になり、増幅器ＤＡの出力電位が基準電位ＲＥＦにリセットされる。次に、サンプリング信号ＳＨ１ｉがローレベルからハイレベルになり、その後にハイレベルからローレベルになり、スイッチＳＷ１ｉがオンし、増幅器ＤＡの出力信号が保持容量ＨＣ１ｉにサンプリングされる。
次に、駆動線１０４の信号Ｖｇ及び駆動線１２４の信号Ｖｄがハイレベルになり、検知画素１２１の第２のスイッチ１２３及び第３のスイッチ１２６が導通状態になり、撮像画素１０１の第１のスイッチ１０３が導通状態になる。検知画素１２１では、第２の変換素子１２２及び蓄積容量１２７に蓄積されている電荷量に応じた信号が、列信号線１０６を介して、読出部１３０に出力される。撮像画素１０１では、第１の変換素子１０２に蓄積されている電荷量に応じた信号が、列信号線１０６を介して、読出部１３０に出力される。
次に、サンプリング信号ＳＨ２ｉがローレベルからハイレベルになり、その後にハイレベルからローレベルになり、スイッチＳＷ２ｉがオンし、増幅器ＤＡの出力信号が保持容量ＨＣ２ｉにサンプリングされる。信号処理部２２４は、保持容量ＨＣ２ｉに蓄積された信号と保持容量ＨＣ１ｉに蓄積された信号との差分を出力することにより、正味の放射線成分(放射線の照射量）を検出することができる。その後、オフセット画像取得動作では、上記の画像取得動作と同様の処理を行う。
以上のように、期間Ｔ２では、読出部１４０は、リセット信号ΦＲｄにより検知信号線１２５の電位をリセットする。その後、読出部１４０は、サンプリング信号ＳＨ１ｄにより、第２のスイッチ１２３の非導通状態における検知信号線１２５の第１の信号を読み出す。その後、読出部１４０は、サンプリング信号ＳＨ２ｄにより、第２のスイッチ１２３の導通状態における検知信号線１２５の第２の信号を読み出す。信号処理部２２４は、上記の第１の信号に基づく信号と上記の第２の信号に基づく信号との差分を演算する。
図８の構成では、放射線画像信号を読み出す期間Ｔ３において、駆動線１２４の信号Ｖｄは、駆動線１０４の信号Ｖｇと同じタイミングで制御される例を示したが、本実施形態はそれに限定されない。少なくとも、期間Ｔ３において、駆動線１０４の信号Ｖｇがハイレベルからローレベルに遷移する時点ｔａ及びｔｂで、蓄積容量１２７の電荷が十分放電されるだけ、駆動線１２４の信号Ｖｄがハイレベルになっていればよい。そのため、それを満たすことができれば、駆動線１２４の信号Ｖｄがハイレベルを維持する時間は、駆動線１０４の信号Ｖｇよりも短い時間で動作させてもよい。すなわち、読出部１３０は、第２のスイッチ１２３の導通期間の少なくとも一部が第３のスイッチ１２６の導通期間に重なっている状態で、列信号線１０６の信号を読み出す。また、図１０のように、リセット信号ΦＲｉがハイレベルになる前から、保持容量ＨＣ２ｉにサンプリングを行う後まで、信号Ｖｄはハイレベルを維持してもよい。その場合、信号Ｖｄがハイレベルを維持している間に、信号Ｖｇのハイレベルパルスが生成される。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態による放射線撮像装置２００は、第１の実施形態による放射線撮像装置２００に対して、構成（図８）が同じであり、動作方法が異なる。第２の実施形態は、第１の実施形態と比べて、放射線の検出時の駆動方法が異なり、クロストークの対策を行うことを目的としている。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。
図１１は図８の読出部１３０及び１４０の動作例を示すタイミングチャートであり、図１２は図１１のエリアＡＡの詳細なタイミングチャートである。図８に示すように、電位ＶＡは検知画素１２１の第１の電極１３１（図５（Ａ））の電位、電位ＶＢは検知部１４２内の増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子の電位である。以下、図１１が図１０と異なる点を説明する。
期間Ｔ２は、放射線照射中の期間である。期間Ｔ２では、検知画素１２１の第１の電極１３１の電位ＶＡが変動する。これに伴って、第２の電極１３７と検知信号線１２５との間の寄生容量を介したクロストークによって、検知信号線１２５の電位が変化する。したがって、図１２に例示されるように、増幅器ＤＡ（増幅回路ＡＭＰ）の出力端子の電位ＶＢも変動する。電位ＶＢのクロストーク成分（ＣＴ成分）Ｓ１，Ｓ１ａ，Ｓ２，Ｓ２ａは、クロストークによる検知信号線１２５の電位変化に対応する電位ＶＢの変化を示している。また、電位ＶＢの放射線成分Ｓ２ｃは、第２のスイッチ１２３が導通することによる検知信号線１２５の電位変化（つまり、第２の変換素子１２２に蓄積された電荷）に対応する電位ＶＢの変化を示している。信号（クロストーク成分）Ｓ２は、サンプリング信号ＳＨ１ｄがハイレベルになり、サンプリングスイッチＳＷ１ｄが導通状態になることにより、保持容量ＨＣ１ｄに蓄積される信号である。信号Ｓ３は、サンプリング信号ＳＨ２ｄがハイレベルになり、サンプリングスイッチＳＷ２ｄが導通状態になることにより、保持容量ＨＣ２ｄに蓄積される信号である。信号Ｓ２は、クロストーク成分である。信号Ｓ３は、クロストーク成分Ｓ２ａ及び放射線成分Ｓ２ｃを有する。信号処理部２２４は、信号Ｓ２及び信号Ｓ３の差分信号Ｓ４を出力する。信号Ｓ３のクロストーク成分Ｓ２ａは、信号（クロストーク成分）Ｓ２と異なるため、信号Ｓ２と信号Ｓ３の差分信号Ｓ４は、クロストーク成分Ｓ２ａ及び放射線成分Ｓ２ｃを含むことになる。したがって、信号処理部２２４は、信号Ｓ２及び信号Ｓ３の差分信号Ｓ４を出力しても、放射線成分Ｓ２ｃを正確に得ることができない場合がある。
以下、図１２を参照しながら、クロストークの影響を低減するための動作を説明する。まず、時刻ｔ０では、検知画素１２１において、リセット信号ΦＲｄがハイレベルになり、リセットスイッチＲＳが導通状態になる。これにより、電位ＶＢが参照電位ＲＥＦにリセットされる。時刻ｔ１では、検知画素１２１において、リセット信号ΦＲｄがローレベルになり、リセットスイッチＲＳが非導通状態になり、電位ＶＢは電位ＶＡのクロストークによって変化し始める。
次に、第１のサンプリング信号ＳＨ１ｄがローレベルからハイレベルになり、その後の時刻ｔ２では、第１のサンプリング信号ＳＨ１ｄがハイレベルからローレベルになる。スイッチＳＷ１ｄが導通状態になり、増幅器ＤＡの出力信号が第１の保持容量ＨＣ１ｄにサンプリングされる。これにより、時刻ｔ２におけるクロストーク成分に相当する信号Ｓ１が第１の保持容量ＨＣ１に保持される。信号Ｓ１は、マルチプレクサ１４４及びＡＤ変換器１４６を介して、信号処理部２２４に出力される。
次に、第２のサンプリング信号ＳＨ２ｄがローレベルからハイレベルになり、その後の時刻ｔ３では、第２のサンプリング信号ＳＨ２ｄがハイレベルからローレベルになる。スイッチＳＷ２ｄが導通状態になり、増幅器ＤＡの出力信号が第２の保持容量ＨＣ２ｄにサンプリングされる。これにより、時刻ｔ３におけるクロストーク成分に相当する信号Ｓ１ａが第２の保持容量ＨＣ２ｄに保持される。信号Ｓ１ａは、マルチプレクサ１４４及びＡＤ変換器１４６を介して、信号処理部２２４に出力される。
次に、信号処理部２２４は、信号Ｓ１と信号Ｓ１ａとの差分信号Ｓ１ｂを出力する。差分信号Ｓ１ｂは、時刻ｔ１〜ｔ３の期間ＴＴ１におけるクロストーク成分に相当する。なお、差分信号Ｓ１ｂは、リセット信号ΦＲｄによりリセットスイッチＲＳを非導通状態にした後の２回のサンプリングの結果の差分であるので、ＫＴＣノイズが除去されている。
次に、時刻ｔ４では、検知画素１２１において、リセット信号ΦＲｄがハイレベルになり、リセットスイッチＲＳが導通状態になる。これにより、電位ＶＢが参照電位ＲＥＦにリセットされる。次に、時刻ｔ５では、検知画素１２１において、リセット信号ΦＲｄがローレベルになり、リセットスイッチＲＳが非導通状態になり、電位ＶＢは再び電位ＶＡのクロストークによって変化し始める。
次に、第１のサンプリング信号ＳＨ１ｄがローレベルからハイレベルになり、その後の時刻ｔ６では、第１のサンプリング信号ＳＨ１ｄがハイレベルからローレベルになる。スイッチＳＷ１ｄが導通状態になり、増幅器ＤＡの出力信号が第１の保持容量ＨＣ１ｄにサンプリングされる。これにより、時刻ｔ６におけるクロストーク成分に相当する信号Ｓ２が第１の保持容量ＨＣ１ｄに保持される。信号Ｓ２は、マルチプレクサ１４４及びＡＤ変換器１４６を介して、信号処理部２２４に出力される。
次に、時刻ｔ７〜ｔ８の期間では、駆動線１２４の電位Ｖｄがハイレベルになり、第２のスイッチ１２３が導通状態になる。このとき、第２の変換素子１２２に蓄積されていた電荷の量に応じて電位ＶＢが変化する。また、第２のスイッチ１２３が導通状態となっている状態でも、放射線が照射され続けているので、電位ＶＢは、電位ＶＡのクロストークによって変化し続ける。
次に、第２のサンプリング信号ＳＨ２ｄがローレベルからハイレベルになり、その後の時刻ｔ９では、第２のサンプリング信号ＳＨ２ｄがハイレベルからローレベルになる。スイッチＳＷ２ｄが導通状態になり、増幅器ＤＡの出力信号が第２の保持容量ＨＣ２ｄにサンプリングされる。これにより、信号Ｓ３が第２保持容量ＨＣ２ｄに保持される。信号Ｓ３は、クロストーク成分Ｓ２ａ及び放射線成分Ｓ２ｃを有し、マルチプレクサ１４４及びＡＤ変換器１４６を介して、信号処理部２２４に出力される。
次に、信号処理部２２４は、信号Ｓ２と信号Ｓ３との差分信号Ｓ４を出力する。差分信号Ｓ４は、放射線成分Ｓ２ｃの他、期間ＴＴ２におけるクロストーク成分Ｓ２ａを含む。なお、差分信号Ｓ４は、リセット信号ΦＲｄによりリセットスイッチＲＳを非導通状態にした後の２回のサンプリングの結果の差分であるので、ＫＴＣノイズが除去されている。また、上記の例では、信号処理部２２４が信号の差分を演算する例を示したが、読出部１４０の中に差動回路を配置し、読出部１４０内の差動回路が信号の差分を演算してもよい。
ここで、クロストーク成分Ｓ２は、クロストーク成分Ｓ１とほぼ同じである。クロストーク成分Ｓ２ａは、クロストーク成分Ｓ１ａとほぼ同じである。したがって、クロストーク成分Ｓ２及びＳ２ａの差分信号Ｓ２ｂは、クロストーク成分Ｓ１及びＳ１ａの差分信号Ｓ１ｂとほぼ同じである。したがって、信号処理部２２４は、差分信号Ｓ４と差分信号Ｓ１ｂとの差分を演算することにより、正味の放射線成分(放射線の照射量）Ｓ２ｃを出力し、クロストーク成分を低減することができる。なお、差分信号Ｓ１ｂ及び差分信号Ｓ４がＫＴＣノイズを含まないので、差分信号Ｓ４と差分信号Ｓ１ｂとの差分もＫＴＣノイズを含まない。ここで、期間ＴＴ１とＴＴ２とを等しくすることによって、クロストーク成分Ｓ１ａとクロストーク成分Ｓ２ａとをほぼ同じにすることができる。
ここで、差分信号Ｓ１ｂは、検知信号線１２５の電位を基準電位ＲＥＦにリセットした後に、第２のスイッチ１２３を導通させない状態で、検知信号線１２５に現れる信号の変化量である。差分信号Ｓ２ｂは、検知信号線１２５の電位を基準電位ＲＥＦにリセットした後に、第２のスイッチ１２３を非導通状態から導通状態に変化させたときに、検知信号線１２５に現れる信号の変化量である。
以上のように、時刻ｔ０〜ｔ１では、読出部１４０は、リセット信号ΦＲｄにより、検知信号線１２５の電位をリセットする。その後、時刻ｔ２では、読出部１４０は、サンプリング信号ＳＨ１ｄにより、第２のスイッチ１２３の非導通状態における検知信号線１２５の第１の信号に基づく信号Ｓ１を読み出す。その後、時刻ｔ３では、読出部１４０は、サンプリング信号ＳＨ２ｄにより、第２のスイッチ１２３の非導通状態における検知信号線１２５の第２の信号に基づく信号Ｓ１ａを読み出す。その後、時刻ｔ４〜ｔ５では、読出部１４０は、リセット信号ΦＲｄにより、検知信号線１２５の電位をリセットする。その後、時刻ｔ６では、読出部１４０は、サンプリング信号ＳＨ１ｄにより、第２のスイッチ１２３の非導通状態における検知信号線１２５の第３の信号に基づく信号Ｓ２を読み出す。その後、時刻ｔ９では、読出部１４０は、サンプリング信号ＳＨ２ｄにより、第２のスイッチ１２３の導通状態における検知信号線１２５の第４の信号に基づく信号Ｓ３を読み出す。
信号処理部２２４は、第１の信号に基づく信号Ｓ１及び第２の信号に基づく信号Ｓ１ａの差分を第５の信号Ｓ１ｂとして演算し、第３の信号に基づく信号Ｓ２及び第４の信号に基づく信号Ｓ３の差分を第６の信号Ｓ４として演算する。そして、信号処理部２２４は、第５の信号Ｓ１ｂ及び第６の信号Ｓ４の差分を演算し、放射線成分Ｓ２ｃを得る。
信号処理部２２４は、信号Ｓ４と信号Ｓ１ｂとの差分を演算することにより、クロストーク成分Ｓ２ｂを除去し、放射線成分Ｓ２ｃを高い精度で検知することができる。特に、放射線の照射の開始の検知、放射線の積算照射量（線量）の検知などでは、短時間で信号を読み出す必要があることから、信号値が小さい。そのため、クロストーク成分Ｓ２ｂを除去する意義は非常に大きい。
（第３の実施形態）
図１３は、本発明の第３の実施形態による放射線撮像システムの構成例を示す図である。放射線撮像システムは、放射線撮像装置６０４０を有する。放射線撮像装置６０４０は、第１又は第２の実施形態の放射線撮像装置２００に対応する。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、前述の放射線撮像装置２００に代表される放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には被験者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、これを光電変換素子で光電変換して、電気的情報を得る。この情報は、デジタルに変換され、信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され、コントロールルーム（制御室）の表示手段となるディスプレイ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の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、この情報は、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。
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
１０１：撮像画素、１２１：検知画素、２００：放射線撮像装置、１０６：列信号線、１２５：検知信号線、１０２：第１の変換素子１０２、１０３：第１のスイッチ、１２２：第２の変換素子、１２３：第２のスイッチ、１２６、第３のスイッチ、１２７：蓄積容量、ＩＲ：撮像領域

Claims (12)

  1. 放射線に応じた画像信号を出力するための複数の画素と、
    前記画像信号を出力するための画像信号線と、
    前記放射線の照射の検知のための検知信号を出力するための検知信号線と、
    を含む放射線撮像装置であって、
    前記複数の画素のうちの少なくとも１つの画素は、少なくとも２つの電極を有して放射線を電荷に変換する変換素子と、前記電荷に応じた前記信号を前記画像信号線を介して出力するために前記変換素子の前記２つの電極のうちの一方の電極と前記画像信号線に電気的に接続された第１のスイッチと、第１電極と第２電極とを有して前記電荷を蓄積するために前記変換素子の前記一方の電極に前記第１電極が電気的に接続された蓄積容量と、前記第２電極と前記検知信号線とに電気的に接続された第２のスイッチと、を含むことを特徴とする放射線撮像装置。
  2. 前記複数の画素のうちの前記少なくとも１つの画素とは別の他の画素は、前記変換素子と、前記第１のスイッチと、を含むことを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
  3. 前記複数の画素は行列状に配置されており、
    前記検知信号線は前記画像信号線とは別に設けられており、
    前記複数の画素のうちのある１列に配置された画素の第１のスイッチは、前記画像信号線に共通に電気的に接続されており、
    前記ある１列に配置された画素の第２のスイッチは、前記検知信号線に共通に電気的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の放射線撮像装置。
  4. さらに、前記検知信号線の信号を読み出す第１の読出部と、
    前記画像信号線の信号を読み出す第２の読出部とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
  5. さらに、前記複数の画素のうちある１行に配置された画素の第１のスイッチに共通に接続された第１の駆動線と、前記ある１行に配置された画素の第２のスイッチに共通に接続された第２の駆動線と、前記第１の駆動線に電気的に接続された第１の駆動部と、前記第２の駆動線に電気的に接続された第２の駆動部と、を有することを特徴とする請求項４記載の放射線撮像装置。
  6. さらに、前記第１の駆動部、前記第２の駆動部、前記第１の読出部、及び、前記第２の読出部を制御する制御部を有することを特徴とする請求項５記載の放射線撮像装置。
  7. 前記制御部は、前記第２のスイッチの導通期間の少なくとも一部が前記第１のスイッチの導通期間に重なっている状態で、前記第２の読出部が前記画像信号線の信号を読み出すように、前記第１の駆動部、前記第２の駆動部、及び、前記第２の読出部を制御することを特徴とする請求項６記載の放射線撮像装置。
  8. 前記第１の読出部が、前記検知信号線の電位をリセットし、その後、前記第２のスイッチの非導通状態における前記検知信号線の第１の信号を読み出し、その後、前記第２のスイッチの導通状態における前記検知信号線の第２の信号を読み出すように、前記制御部は、前記第２の駆動部、及び、前記第１の読出部を制御することを特徴とする請求項６記載の放射線撮像装置。
  9. さらに、前記第１の信号に基づく信号と前記第２の信号に基づく信号との差分を演算する信号処理部を有することを特徴とする請求項８記載の放射線撮像装置。
  10. 前記第１の読出部が、前記検知信号線の電位をリセットし、その後、前記第２のスイッチの非導通状態における前記検知信号線の第１の信号を読み出し、その後、前記第２のスイッチの非導通状態における前記検知信号線の第２の信号を読み出し、その後、前記検知信号線の電位をリセットし、その後、前記第２のスイッチの非導通状態における前記検知信号線の第３の信号を読み出し、その後、前記第２のスイッチの導通状態における前記検知信号線の第４の信号を読み出すように、前記制御部は、前記第２の駆動部、及び、前記第１の読出部を制御することを特徴とする請求項６記載の放射線撮像装置。
  11. さらに、前記第１の信号に基づく信号及び前記第２の信号に基づく信号の差分を第５の信号として演算し、前記第３の信号に基づく信号及び前記第４の信号に基づく信号の差分を第６の信号として演算し、前記第５の信号及び前記第６の信号の差分を演算する信号処理部を有することを特徴とする請求項１０記載の放射線撮像装置。
  12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    放射線を照射する放射線源と
    を有することを特徴とする放射線撮像システム。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6808458B2 (ja) * 2016-11-24 2021-01-06 キヤノン株式会社 放射線撮像装置および放射線撮像システム
JP6775408B2 (ja) * 2016-12-20 2020-10-28 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び放射線撮像システム
US10302769B2 (en) * 2017-01-17 2019-05-28 Harris Corporation System for monitoring marine vessels using fractal processing of aerial imagery and related methods
JP6887812B2 (ja) * 2017-01-18 2021-06-16 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び放射線撮像システム
JP6929104B2 (ja) 2017-04-05 2021-09-01 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法及びプログラム
JP6990986B2 (ja) 2017-04-27 2022-01-12 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法及びプログラム
JP6853729B2 (ja) 2017-05-08 2021-03-31 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法及びプログラム
JP6788547B2 (ja) 2017-05-09 2020-11-25 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、その制御方法、制御装置、及び、放射線撮像システム
WO2019012846A1 (ja) 2017-07-10 2019-01-17 キヤノン株式会社 放射線撮像装置および放射線撮像システム
JP7045834B2 (ja) 2017-11-10 2022-04-01 キヤノン株式会社 放射線撮像システム
JP7079113B2 (ja) 2018-02-21 2022-06-01 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び放射線撮像システム
JP7198003B2 (ja) 2018-06-22 2022-12-28 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法およびプログラム
EP3661190B1 (en) 2018-11-27 2024-05-22 Canon Kabushiki Kaisha Radiation imaging apparatus and radiation imaging system
JP7157699B2 (ja) 2019-05-29 2022-10-20 キヤノン株式会社 放射線撮像装置、放射線撮像システム、放射線撮像装置の制御方法および当該方法を実行させるプログラム
JP7410678B2 (ja) * 2019-09-19 2024-01-10 キヤノン株式会社 放射線撮像装置および放射線撮像システム
JP7397635B2 (ja) 2019-11-22 2023-12-13 キヤノン株式会社 放射線検出装置、放射線検出システム、制御方法及びプログラム
JP7344769B2 (ja) 2019-11-22 2023-09-14 キヤノン株式会社 放射線検出装置及び出力方法
JP7546393B2 (ja) 2020-07-08 2024-09-06 キヤノン株式会社 放射線撮像装置
JP2022046189A (ja) * 2020-09-10 2022-03-23 キヤノン株式会社 放射線撮影装置及びその制御方法、並びに、プログラム
JP2022164433A (ja) 2021-04-16 2022-10-27 キヤノン株式会社 放射線撮像装置および放射線撮像システム

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6243441B1 (en) * 1999-07-13 2001-06-05 Edge Medical Devices Active matrix detector for X-ray imaging
JP3840050B2 (ja) 2000-11-01 2006-11-01 キヤノン株式会社 電磁波変換装置
US7006598B2 (en) * 2002-08-09 2006-02-28 Canon Kabushiki Kaisha Imaging method and apparatus with exposure control
JP4323827B2 (ja) 2003-02-14 2009-09-02 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び放射線撮像装置
JP2008503086A (ja) * 2004-06-18 2008-01-31 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Ｘ線画像検出器
US7557355B2 (en) 2004-09-30 2009-07-07 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus and radiation image pickup apparatus
JP5043374B2 (ja) 2005-07-11 2012-10-10 キヤノン株式会社 変換装置、放射線検出装置、及び放射線検出システム
JP5043380B2 (ja) 2005-07-25 2012-10-10 キヤノン株式会社 放射線検出装置および放射線検出システム
JP5159065B2 (ja) 2005-08-31 2013-03-06 キヤノン株式会社 放射線検出装置、放射線撮像装置および放射線撮像システム
EP2047294B1 (en) * 2006-07-20 2013-11-20 Philips Intellectual Property & Standards GmbH A detector for and a method of detecting electromagnetic radiation
JP5406473B2 (ja) 2007-07-19 2014-02-05 キヤノン株式会社 放射線検出装置
JP5058840B2 (ja) 2008-02-05 2012-10-24 オリンパスイメージング株式会社 撮像装置
JP5489542B2 (ja) 2008-07-01 2014-05-14 キヤノン株式会社 放射線検出装置及び放射線撮像システム
JP5326533B2 (ja) * 2008-12-09 2013-10-30 富士通株式会社 音声加工装置及び音声加工方法
JP5460276B2 (ja) * 2009-12-04 2014-04-02 キヤノン株式会社 撮像装置及び撮像システム
JP5496063B2 (ja) * 2010-11-05 2014-05-21 富士フイルム株式会社 放射線撮影装置およびその駆動制御方法、並びに放射線撮影システム
JP5840947B2 (ja) * 2011-12-27 2016-01-06 富士フイルム株式会社 放射線画像検出装置およびその駆動方法
JP5544383B2 (ja) * 2012-02-13 2014-07-09 富士フイルム株式会社 放射線画像検出装置および放射線撮影システム
JP5587356B2 (ja) * 2012-02-24 2014-09-10 富士フイルム株式会社 放射線撮影システム、放射線撮影システムの駆動制御方法および駆動制御プログラム、並びに放射線画像検出装置
JP5975733B2 (ja) * 2012-05-25 2016-08-23 富士フイルム株式会社 放射線画像検出装置およびその駆動制御方法、並びに放射線撮影システム
JP5890286B2 (ja) * 2012-09-18 2016-03-22 富士フイルム株式会社 放射線画像検出装置
JP2014216794A (ja) * 2013-04-24 2014-11-17 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び放射線検査装置
JP6480670B2 (ja) 2014-05-01 2019-03-13 キヤノン株式会社 放射線撮像装置および放射線撮像システム
JP6585910B2 (ja) 2014-05-01 2019-10-02 キヤノン株式会社 放射線撮像装置および放射線撮像システム
JP6378573B2 (ja) 2014-08-06 2018-08-22 キヤノン株式会社 放射線撮像装置及び放射線撮像システム
JP2016042650A (ja) * 2014-08-18 2016-03-31 ソニー株式会社 半導体光検出装置、放射線計数装置、および、半導体光検出装置の制御方法
WO2016078713A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-26 Teledyne Dalsa B.V. A circuit controller for controlling a pixel circuit and a method of controlling a pixel circuit
US10032813B2 (en) * 2016-02-05 2018-07-24 General Electric Company Active pixel radiation detector array and use thereof

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