JP2017143114A - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線照射の検出に対するグリッドや放射線透過率が低い部分の位置の影響を低減するために有利な技術を提供する。【解決手段】放射線撮像装置は、放射線を検出する複数の画素が複数の行および複数の列を構成するように配置された撮像領域を有し、前記複数の画素の各々が第１光電変換部を有する。放射線撮像装置はまた、前記撮像領域に対する放射線の照射を検出する複数の照射検出部を備え、前記複数の照射検出部の各々は、第２光電変換部を含み、前記第２光電変換部は、複数の前記第１光電変換部の隙間に配置され、前記複数の行に沿った第１方向における最大寸法が前記複数の画素のうち１つの行を構成する画素の前記第１方向における配置ピッチより大きく、かつ、前記複数の列に沿った第２方向における最大寸法が前記複数の画素のうち１つの列を構成する画素の前記第２方向における配置ピッチより大きい。【選択図】図７

Description

本発明は、放射線画像を撮像する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線撮影装置として、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。放射線撮像装置の中には、放射線の照射が開始されたことを検出したり、放射線の照射を終了させるべきタイミングを検出したりするために、画素とは別に、放射線の照射を検出する素子を備えるものがある。

特許文献１には、撮像用の複数の第１の変換素子と、放射線の照射を検出するために隣接する第１の変換素子の間に配置された第２の変換素子とを有する放射線撮像装置が記載されている。第２の変換素子は、画素ピッチより狭い幅を持つ細長い形状を有する。特許文献２には、放射線画像撮影用の画素と放射線検出用の画素を走査配線と信号配線との交差部に設けた放射線画像撮像装置が記載されている。

特許第４２１７５０６号公報 特開２０１２−０７５０７７号公報

特許文献１に記載された放射線撮像装置では、放射線の照射を検出するための第２の変換素子が画素ピッチより狭い幅しか有しない。したがって、例えば、散乱した放射線を除去するためのグリッド（以下、単に「グリッド」という。）や、被検体の肋骨などのように放射線透過率が低い部分の下に第２の変換素子が位置する場合に放射線の検出の精度が低下しうる。換言すると、グリッド又は放射線透過率が低い部分の下に第２の変換素子が位置するかどうかによって第２の変換素子からの出力に大きな差が生じてしまう。また、特許文献２に記載された放射線画像撮像装置においても、放射線検出用の画素が放射線画像撮像用の画素が抜けた部分に配置されているので、特許文献１の放射線撮像装置と同様の問題が生じうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、放射線照射の検出に対するグリッドや放射線透過率が低い部分の位置の影響を低減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、放射線を検出する複数の画素が複数の行および複数の列を構成するように配置された撮像領域を有し、前記複数の画素の各々が第１光電変換部を有する放射線撮像装置であって、前記撮像領域に対する放射線の照射を検出する複数の照射検出部を備え、前記複数の照射検出部の各々は、第２光電変換部を含み、前記第２光電変換部は、複数の前記第１光電変換部の隙間に配置され、前記複数の行に沿った第１方向における最大寸法が前記複数の画素のうち１つの行を構成する画素の前記第１方向における配置ピッチより大きく、かつ、前記複数の列に沿った第２方向における最大寸法が前記複数の画素のうち１つの列を構成する画素の前記第２方向における配置ピッチより大きい。

本発明によれば、放射線照射の検出に対するグリッドや放射線透過率が低い部分の位置の影響を低減するために有利な技術が提供される。

本発明の１つの実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。 図１の放射線撮像装置の撮像領域の一部を拡大した図。 読出回路の構成例を示す図。 本発明の１つの実施形態の放射線撮像装置の動作を示すタイミングチャート。 １つの画素の模式的な平面図。 図５のＡ−Ａ’線の模式的な断面図（ａ）、および、図５のＢ−Ｂ’線の模式的な断面図。 複数の画素とそれらの間に配置された照射検出部とを示す模式的な平面図。 図７のＣ−Ｃ’線の模式的な断面図。 複数の照射検出部の配置例を示す図。 本発明の第２実施形態の放射線撮像装置における画素および照射検出部の構成を模式的に示す平面図。 本発明の第３実施形態の放射線撮像装置における画素および照射検出部の構成を模式的に示す平面図。 本発明の一実施形態の放射線撮像システムの構成を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明のその例示的な実施形態を通して説明する。

この明細書において、放射線の概念には、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ーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含まれるものとする。

図１には、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置ＤＲの構成が示されている。放射線撮像装置ＤＲは、放射線を検出する複数の画素１が複数の行および複数の列を構成するように配置された撮像領域ＩＲを有する。図２には、放射線撮像装置ＤＲの撮像領域ＩＲの一部を拡大した図が示されている。各画素１は、第１光電変換部２を有する。第１光電変換部２は、放射線を直接に電荷に変換するように構成されてもよいし、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するように構成されてもよい。また、各画素１は、第１光電変換部２によって検出された信号を第１読出信号線７に出力する回路として、第１スイッチ２を有しうる。

放射線撮像装置ＤＲは、露出制御のために、撮像領域ＩＲに対する放射線の照射を検出する複数の照射検出部Ｓを備えている。露出制御は、例えば、放射線撮像装置ＤＲ（撮像領域ＩＲ）に対する放射線の照射の開始を検出して、複数の画素１による信号（放射線から変換された電荷）の蓄積を開始することを含みうる。また、露出制御は、放射線撮像装置ＤＲ（撮像領域ＩＲ）に対する放射線の照射量が規定値に達するタイミングで放射線源による放射線の照射を停止させることを含みうる。

各照射検出部Ｓは、第２光電変換部５を含み、第２光電変換部５は、複数の第１光電変換部２の隙間に配置されている。第２光電変換部５は、放射線を直接に電荷に変換するように構成されてもよいし、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するように構成されてもよい。後者において、シンチレータは、複数の第１光電変換部２および複数の第２光電変換部５において共有されうる。各照射検出部Ｓは、第２光電変換部５によって検出された信号を第２読出信号線９に出力する回路として、第２スイッチ４を有しうる。

画素１の第１光電変換部２は、例えば、ＰＩＮ型センサまたはＭＩＳ型センサとして構成されうる。また、照射検出部Ｓの第２光電変換部５は、例えば、ＰＩＮ型センサまたはＭＩＳ型センサとして構成されうる。

放射線撮像装置ＤＲは、上記の他、制御部３１、バイアス電源３２、読出部２０を備えうる。バイアス電源３２は、複数の画素１および複数の照射検出部Ｓに対してバイアス電圧を供給する。読出部２０は、複数の画素１から第１読出信号線７を介して信号を読み出す他、複数の照射検出部Ｓから第２読出信号線９を介して信号を読み出す。読出部２０は、画素１から第１読出信号線７を介して信号を読み出す複数の第１読出回路２１、照射検出部Ｓから第２読出信号線９を介して信号を読み出す複数の第２読出回路２２を含む。読出部２０は、マルチプレクサ２３、ＡＤＣ（ＡＤ変換器）２４および信号処理部２５を含みうる。マルチプレクサ２３は、露出制御時は、複数の読出回路２２のからの複数の信号から任意の信号を選択してＡＤＣ２４に出力する。また、マルチプレクサ２３は、複数の画素１からの信号を読み出す画像読出時は、複数の読出回路２１からの複数の信号を順に選択してＡＤＣ２４に出力する。ＡＤＣ２４は、入力された信号をデジタル信号に変換して信号処理部２５に供給する。信号処理部２５は、ＡＤＣ２４から供給される信号を処理（例えば、オフセット補正、γ補正など）して出力する。また、信号処理部２５は、前述の露出制御のための動作を行うように構成されうる。具体的には、信号処理部２５は、放射線撮像装置ＤＲ（撮像領域ＩＲ）に対する放射線の照射の開始を検出して、複数の画素１による信号（放射線から変換された電荷）の蓄積を開始するように制御部３１を制御するように構成されうる。また、信号処理部２５は、放射線撮像装置ＤＲ（撮像領域ＩＲ）に対する放射線の照射量が規定値に達するタイミングで放射線源による放射線の照射を停止させるように構成されうる。

図３に例示されるように、第１読出回路２１および第２読出回路２２は、例えば、差動増幅器２０１、基準電圧源２０２、帰還容量２０３、短絡スイッチ２０４、書き込みスイッチ２０５、保持容量２０６を含みうる。読出信号線７又は９は、差動増幅器２０１の反転入力端子に接続され、基準電圧源２０２は、差動増幅器２０１の非反転入力端子に接続されうる。差動増幅器２０１の反転入力端子と出力端子との間には、帰還容量２０３と短絡スイッチ２０４とが並列に接続されうる。差動増幅器２０１の出力端子は、書き込みスイッチ２０５を介して保持容量２０６に接続されうる。

再び図１、図２を参照して説明する。複数の画素１の第１光電変換部２の一方の電極（例えば、上部電極）および複数の照射検出部Ｓの第２光電変換部５の一方の電極（例えば、上部電極）は、共通のバイアス線１１に接続されうる。バイアス線１１には、バイアス電源３２によってバイアス電圧が供給される。

複数の画素１の第１スイッチ３には、制御部３１によって駆動される第１制御線６が接続されていて、第１制御信号Ｖｇ（Ｖｇ１〜Ｖｇ６・・・）が供給される。ここで、１つの行を構成する画素１の第１スイッチ３には、１つの第１制御線６が共通に接続されている。複数の照射検出部Ｓの第２スイッチ４には、制御部３１によって駆動される第２制御線８が接続されていて、第２制御信号Ｖｄ（Ｖｄ１、Ｖｄ２・・・）が供給される。ここで、１つの第２制御線８に対して、１つの照射検出部Ｓの第２スイッチ４が接続されてもよいし、２以上の照射検出部Ｓの第２スイッチ４が接続されてもよい。第１制御信号Ｖｇおよび第２制御信号Ｖｄは、制御部３１によってオン電圧Ｖｏｎまたはオフ電圧Ｖｏｆｆに駆動されうる。オン電圧Ｖｏｎは、第１スイッチ３、第２スイッチ４をオンさせる電圧であり、オフ電圧Ｖｏｆｆは、第１スイッチ３および第２スイッチ４をオフさせる電圧である。

ここで、以降における説明のために、行方向および列方向について定義する。行方向は、画素１を制御するための１つの制御線６に接続された画素１が配列された方向である。列方向は、１つの第１読出信号線７に接続された画素１が配列された方向である。

撮像領域ＩＲは、複数の関心領域候補（ＲＯＩ）Ｒ１〜Ｒ４・・・を有する。関心領域候補のうち露出制御において考慮されうる領域が関心領域である。各関心領域候補は、少なくとも１つの照射検出部Ｓを含む。図１に示された例では、関心領域候補Ｒ１、Ｒ２のそれぞれの照射検出部Ｓが１つの第２読出信号線９に接続され、関心領域候補Ｒ３、Ｒ４のそれぞれの照射検出部Ｓが１つの第２読出信号線９に接続されている。また、関心領域候補Ｒ１、Ｒ３のそれぞれの照射検出部Ｓの第２スイッチ４は、１つの第２制御線８に接続され、関心領域候補Ｒ２、Ｒ４のそれぞれの照射検出部Ｓの第２スイッチ４は、１つの第２制御線８に接続されている。このような構成により、各関心領域候補の照射検出部Ｓに対するランダムアクセスあるいはＸＹアドレッシングが可能になり、各関心領域候補の照射検出部Ｓから信号を読み出すことができる。ここで、第２制御線８および／または第２読出信号線９は、個々の関心領域に対して独立して設けてよい。

図２に例示されるように、第２光電変換部５は、撮像領域ＩＲの複数の行に沿った方向、即ち行方向（第１方向）（図２ではＸ方向）における最大寸法Ｓｘｍａｘが、複数の画素１のうち１つの行を構成する画素１の行方向Ｘにおける配置ピッチＰｘより大きい。また、第２光電変換部５は、撮像領域ＩＲの複数の列に沿った方向、即ち列方向（第２方向）（図２ではＹ方向）における最大寸法Ｓｙｍａｘが、複数の画素１のうち１つの列を構成する画素１の第２方向Ｙにおける配置ピッチＰｙより大きい。なお、図１、２において、画素１を示す点線は、第１光電変換部２が占める領域と等価でありうる。

このような構成によれば、例えば、グリッドが配置されていて、そのグリッドの配置ピッチが画素１の配置ピッチＰｘ、Ｐｙと略同一である場合でも、照射検出部Ｓの第２光電変換部５は、グリッドによって放射線が遮断されない領域を有する。これにより、グリッドの影響を低減することができる。図１、２に示された例では、第２光電変換部５は、行方向Ｘに３画素分、列方向Ｙに画素分の寸法を有するが、これは例示に過ぎない。

上記のような構成は、第２光電変換部５の個数を少なくすること、例えば、画素１の個数より少なくするために有利である。これは、ゲートインジェクションによる影響を低減するために効果的である。第２スイッチ４は、ＴＦＴ等のトランジスタによって構成されうる。照射検出部Ｓの第２光電変換部５を読出信号線９に接続するために第２スイッチ４をオンさせるために、第２スイッチ４を構成するトランジスタのゲートに電圧を印加すると、その電圧と容量との積に応じた電荷が第２読出信号線９に転送される。これをゲートインジェクションという。このために第２読出回路２２に電荷が流れ込む。第２読出信号線９に接続される複数の照射検出部Ｓの第２スイッチ４を同時にオンさせると、ゲートインジェクションによる影響が顕著になる。したがって、関心領域候補内に複数の照射検出部Ｓを配置し、それらから同時に信号を読み出す場合には、ゲートインジェクションの影響を考慮する必要がある。第１実施形態では、複数の画素１（図１、２では、９個の画素１）に対して１つの照射検出部Ｓが設けられ、また、複数の画素１が配置された領域を横断するように照射検出部Ｓの第２光電変換部５が配置されている。したがって、１つの第２読出信号線９に対して第２スイッチ４を介して同時に接続される第２光電変換部５の個数が１つであり、これによってゲートインジェクションによる影響が低減される。また、１つの第２制御線８に接続される照射検出部Ｓの個数を少なくすることにより、第２制御線８の駆動に要する時間（電圧を遷移させるために要する時間）を短くすることができるので、照射検出部Ｓからの信号の読出周期を短くすることができる。これにより照射検出部Ｓからの信号の読出の時間分解能を向上させることができる。

図４を参照しながら放射線撮像装置ＲＤの動作を説明する。放射線撮像装置ＲＤの動作期間は、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２、第３期間Ｔ３を含みうる。第１期間Ｔ１は、放射線の照射の開始を待つ期間である。第２期間Ｔ２は、放射線が照射されている期間である。第３期間Ｔ３は、複数の画素１から信号を読み出す期間である。

第１期間Ｔ１は、放射線撮像装置ＲＤの電源がオンされることによって開始する。放射線源（不図示）は、曝射スイッチが操作されることによって放射線の照射を開始する。第１期間Ｔ１は、第１制御線６を通して供給される第１制御信号Ｖｇ１〜Ｖｇｍ（Ｖｇ１は先頭行、Ｖｇｍは最終行を意味する。）を順にオン電圧Ｖｏｎに駆動することによって各行の画素１の第１光電変換部２の出力電極を第１読出信号線７の電位にリセットする第１動作が行われうる。第１期間Ｔ１における第１光電変換部２のリセットは、ダーク電流による電荷が長時間にわたって第１光電変換部２に蓄積されることを防止するためになされうる。

また、第１期間Ｔ１では、第２制御線Ｖｄ１〜Ｖｄ３・・・を通して供給される第２制御信号Ｖｄを順にオン電圧Ｖｏｎに駆動することによって複数の照射検出部Ｓから第２読出信号線９を介して第２読出回路２２によって信号を読み出す第２動作が行われうる。図４に示される例では、第１動作および第２動作が交互に行われるが、これらは並行して行われてもよい。信号処理部２５は、第２読出回路２２によって読み出された信号に基づいて、放射線の照射の開始を検出することができる。即ち、信号処理部２５は、撮像領域ＩＲに配置された複数の照射検出部Ｓの全部または一部の出力に基づいて、放射線の照射の開始を検出しうる。放射線の照射の開始が検出されると、期間Ｔ１から期間Ｔ２に移行する。

あるいは、第２動作は、複数の照射検出部Ｓの第２光電変換部５の出力電極をリセットする動作で置き換えられてもよい。第１期間Ｔ１における第２光電変換部５のリセットは、ダーク電流による電荷が長時間にわたって第２光電変換部５に蓄積されることを防止するためになされうる。複数の第２光電変換部５のリセットは、例えば、第２制御線８を通して供給される第２制御信号Ｖｄ１〜Ｖｄ３・・・を順にオン電圧Ｖｏｎに駆動することによって複数の第２光電変換部５の出力電極を第２出信号線９の電位にリセットする動作でありうる。

第１期間Ｔ１において、照射検出部Ｓの第２光電変換部５をリセットする場合には、第２光電変換部５からの信号読出によって放射線の照射の開始を検出することはできない。この場合、信号処理部２５は、例えば、曝射スイッチの操作に応答して放射線の照射の開始を知らせる通知を受信することによって、放射線の照射の開始を検出し、第１期間Ｔ１の動作を終了し、第２期間の動作に移行しうる。

第２期間Ｔ２では、第１制御線６を通して駆動される第１制御信号Ｖｇ１〜Ｖｇｍは、継続してオフ電圧Ｖｏｆｆに駆動され、全ての画素１において、第１光電変換部２に電荷が蓄積され続ける。第２期間Ｔ２では、信号処理部２５は、撮像領域ＩＲの１又は複数の関心領域候補に配置された照射検出部Ｓから第２読出回路２２によって読み出される信号に基づいて放射線の照射を停止させるべきタイミングを決定する。信号処理部２５は、放射線の照射を停止させるべきタイミングを決定すると、その決定に応じて、放射線源に放射線の照射を停止させるための指令を送信する。この指令は、放射線源に対して信号処理部２５から直接に送信されてもよいし、他の装置を経由して送信されてもよい。

第２期間Ｔ２は、放射線の照射量をモニタする期間であるとも言える。第２期間Ｔ２では、第２制御線８を介して供給される第２制御信号Ｖｄ１〜Ｖｄ３・・・が断続的にオン電圧Ｖｏｎに維持される。これによって、第２スイッチ４がオンした照射検出部Ｓの第２光電変換部５の信号が第２読出信号線９を介して第２読出回路２２によって読み出される。信号処理部２５は、撮像領域ＩＲの各関心領域に配置された照射検出部Ｓから第２読出回路２２によって読み出される信号を積算し、積算値に基づいて放射線の照射を停止させるべきタイミングを決定しうる。即ち、信号処理部２５は、撮像領域ＩＲに配置された複数の照射検出部Ｓの全部または一部の出力に基づいて、放射線の照射を停止させるべきタイミングを決定しうる。

第３期間Ｔ３では、第１制御線６を介して供給される第１制御信号Ｖｇ１〜Ｖｇｍを順にオン電圧Ｖｏｎに駆動することによって各行の画素１の第１光電変換部２から第１読出信号線７を介して第１読出回路２１によって読み出される。これによって、複数の画素１の信号によって構成される放射線画像が得られる。

図５は、１つの画素１の模式的な平面図であり、図６（ａ）は、図５のＡ−Ａ’線の模式的な断面図であり、図６（ｂ）は、図５のＢ−Ｂ’線の模式的な断面図である。画素１は、第１光電変換部２と、第１スイッチ素子３とを含む。第１スイッチ３は、ＴＦＴで構成され、第１スイッチ３のゲートには、第１制御線６が接続されている。第１スイッチ３の２つの主電極（ソース、ドレイン）１０５の一方は、第１読出信号線７に接続され、他方は、コンタクトプラグを介して第１光電変換部２の下部電極（出力電極）１０８に接続されている。第１光電変換部２の上部電極１１２は、コンタクトプラグを介してバイアス線１１に接続されている。

この例では、第１スイッチ３は、制御電極（ゲート）１０１、第１絶縁層１０２、第１半導体層１０３、第１不純物半導体層１０４、２つの主電極（ソース、ドレイン）１０５、第２絶縁層１０６を有する。第１スイッチ３は、第１層間絶縁層１０７によって覆われている。第１層間絶縁層１０７の上には、第１光電変換部２が配置されている。第１光電変換部２は、ＰＩＮ型光電変換素子として構成されている。第１光電変換部２は、下部電極１０８の上に、第２不純物半導体層１０９、第２半導体層１１０、第３不純物半導体層１１１、上部電極１１２、第３絶縁層１１３を順に有する。第１光電変換部２は、第２層間絶縁層１１４によって覆われている。第２層間絶縁層１１４の上には、バイアス線１１が配置され、第２層間絶縁層１１４およびバイアス線１１は、第４絶縁層１１６によって覆われている。

図７は、複数の画素１とそれらの間に配置された照射検出部Ｓとを示す模式的な平面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ’線の模式的な断面図である。前述のように、各照射検出部Ｓは、１つの第２光電変換部５および１又は複数の第２スイッチ４を含み、第２光電変換部５は、複数の第１光電変換部２の隙間に配置されている。第２スイッチ４もまた複数の第１光電変換部２の隙間に配置されている。第２光電変換部５は、撮像領域ＩＲの行方向（第１方向）（図７ではＸ方向）における最大寸法Ｓｘｍａｘが、複数の画素１のうち１つの行を構成する画素１の行方向Ｘにおける配置ピッチＰｘより大きい。また、第２光電変換部５は、撮像領域ＩＲの列方向（第２方向）（図７ではＹ方向）における最大寸法Ｓｙｍａｘが、複数の画素１のうち１つの列を構成する画素１の第２方向Ｙにおける配置ピッチＰｙより大きい。

第２光電変換部５は、第３方向（図７ではＸ方向）に延びた１又は複数の第１部分５１と、第３方向に交差する第４方向（図７ではＹ方向）に延びた１又は複数の第２部分５２とを有しうる。複数の第１光電変換部２の各々は、第３方向に平行な辺および第４方向に平行な辺を有しうる。図７に示された例では、第３方向は、行方向（第１方向）に平行であり、第４方向は、列方向（第２方向）に平行である。

第２光電変換部５は、画素１の配列における複数の行のうちの１つの行である第１行と該第１行に隣接する第２行との間に配置された部分と、該第２行と該第２行に隣接しかつ該第１行とは異なる行である第３行との間に配置された部分とを含みうる。また、第２光電変換部５は、画素１の配列における複数の列のうちの１つの列である第１列と該第１列に隣接する第２列との間に配置された部分と、該第２列と該第２列に隣接しかつ該第１列とは異なる列である第３列との間に配置された部分とを含みうる。あるいは、第２光電変換部５は、＃形状部を含みうる。

撮像領域ＩＲが、照射検出部Ｓが隙間に配置された画素１の第１グループと、照射検出部が隙間に配置されない画素１の第２グループとを含んでもよい。この場合において、第１グループの画素１の第１光電変換部２は、第２グループの画素１の第１光電変換部２よりも面積が小さくてもよいし、同一の面積を有してもよい。前者においては、信号処理部２５において、面積の違いに応じて補正がなされうる。後者においては、第２グループの画素１の隙間に、他の検出部が配置されてもよい。例えば、他の検出部は、放射線の照射の開始の検出に利用され、照射検出部Ｓは、放射線の照射を停止させるタイミングの決定に利用されうる。

この例では、第２スイッチ４は、ＴＦＴで構成され、第２スイッチ４の制御電極（ゲート）１０１には、第２制御線８が接続されている。第２スイッチ４の２つの主電極（ソース、ドレイン）１０５の一方は、第２読出信号線９に接続され、他方は、コンタクトプラグを介して第２光電変換部５の下部電極（出力電極）１０８に接続されている。第２光電変換部５の上部電極１１２は、コンタクトプラグを介してバイアス線１１に接続されている。

この例では、第２スイッチ４は、制御電極（ゲート）１０１、第１絶縁層１０２、第１半導体層１０３、第１不純物半導体層１０４、２つの主電極（ソース、ドレイン）１０５、第２絶縁層１０６を有する。第１スイッチ３は、第１層間絶縁層１０７によって覆われている。第１層間絶縁層１０７の上には、第１光電変換部２が配置されている。第１光電変換部２は、ＰＩＮ型光電変換素子として構成されている。第２光電変換部５は、下部電極１０８の上に、第２不純物半導体層１０９、第２半導体層１１０、第３不純物半導体層１１１、上部電極１１２、第３絶縁層１１３を順に有する。第２光電変換部５は、第２層間絶縁層１１４によって覆われている。第２層間絶縁層１１４の上には、バイアス線１１が配置され、第２層間絶縁層１１４およびバイアス線１１は、第４絶縁層１１６によって覆われている。

ここで、第１スイッチ３および第２スイッチ４において、制御電極（ゲート）１０１、第１絶縁層１０２、第１半導体層１０３、第１不純物半導体層１０４、２つの主電極１０５、第２絶縁層１０６は、それぞれ、互いに同一の層に配置されうる。また、第１光電変換部２および第２光電変換部５において、下部電極１０８、第２不純物半導体層１０９、第２半導体層１１０、第３不純物半導体層１１１、上部電極１１２、第３絶縁層１１３は、それぞれ、互いに同一の層に配置されうる。

図９には、複数の照射検出部Ｓの配置例が記載されている。なお、図９において、画素１は、図示が省略されている。図９に示された例では、複数の照射検出部Ｓは、複数の行および複数の列を構成するように配置されている。ただし、複数の画素１によって形成される行および列と複数の照射検出部Ｓによって構成される行および列とは一致しない。

図１０は、本発明の第２実施形態の放射線撮像装置ＲＤにおける画素１および照射検出部Ｓの構成を模式的に示す平面図である。第２実施形態は、以下で言及する事項以外については、第１実施形態と同様の構成を有しうる。第２実施形態では、奇数行の画素１と偶数行の画素１とが、行方向に互いに１／２ピッチ（各行の行方向における配置ピッチの１／２）ずらして配置されている。このような配列は、ハニカム構造として理解しうることもできる。

第２光電変換部５は、第３方向に延びた１又は複数の第１部分５３と、第３方向に交差する第４方向に延びた１又は複数の第２部分５４とを有しうる。また、第２光電変換部５は、第３方向および第４方向に交差する第５方向に延びた１又は複数の第３部分５５を有しうる。複数の第１光電変換部２の各々は、第３方向に平行な辺、第４方向に平行な辺、および、第５方向に平行な辺を有しうる。図１０に示された例では、第３方向は、行方向（第１方向）および列方向（第２方向）に平行であり、第４方向は、行方向および列方向に交差する方向であり、第５方向は、行方向および列方向に交差する方向である。しかしながら、これは一例に過ぎず、第３方向は行方向（第１方向）および列方向（第２方向）は交差する方向、および／または、第４方向は行方向および列方向に交差する方向、および／または、第５方向は行方向および列方向に交差する方向でありうる。第２実施形態の第２光電変換部５は、行方向および列方向の交差する方向の延びた部分を有するので、グリッドによる影響を低減するために有利である。

第２実施形態においても、第２光電変換部５は、撮像領域ＩＲの行方向（第１方向）（図１０ではＸ方向）における最大寸法Ｓｘｍａｘが、複数の画素１のうち１つの行を構成する画素１の行方向Ｘにおける配置ピッチＰｘより大きい。また、第２光電変換部５は、撮像領域ＩＲの列方向（第２方向）（図１０ではＹ方向）における最大寸法Ｓｙｍａｘが、複数の画素１のうち１つの列を構成する画素１の第２方向Ｙにおける配置ピッチＰｙより大きい。

図１１は、本発明の第３実施形態の放射線撮像装置ＲＤにおける画素１および照射検出部Ｓの構成を模式的に示す平面図である。第３実施形態は、以下で言及する事項以外については、第１又は第２実施形態と同様の構成を有しうる。第３実施形態においても、奇数行の画素１と偶数行の画素１とが、行方向に互いに１／２ピッチ（各行の行方向における配置ピッチの１／２）ずらして配置されている。

第２光電変換部５は、第３方向に延びた１又は複数の第１部分５６と、第３方向に交差する第４方向に延びた１又は複数の第２部分５７とを有しうる。複数の第１光電変換部２の各々は、第３方向に平行な辺および第４方向に平行な辺を有しうる。図１１に示された例では、第３方向は、行方向（第１方向）および列方向（第２方向）に交差する方向であり、第４方向は、行方向および列方向に交差する方向である。しかしながら、これは一例に過ぎず、第３方向は行方向（第１方向）および列方向（第２方向）は交差する方向、および／または、第４方向は行方向および列方向に交差する方向でありうる。第３実施形態の第２光電変換部５もまた、行方向および列方向の交差する方向の延びた部分を有するので、グリッドによる影響を低減するために有利である。

第３実施形態においても、第２光電変換部５は、撮像領域ＩＲの行方向（第１方向）（図１１ではＸ方向）における最大寸法Ｓｘｍａｘが、複数の画素１のうち１つの行を構成する画素１の行方向Ｘにおける配置ピッチＰｘより大きい。また、第２光電変換部５は、撮像領域ＩＲの列方向（第２方向）（図１１ではＹ方向）における最大寸法Ｓｙｍａｘが、複数の画素１のうち１つの列を構成する画素１の第２方向Ｙにおける配置ピッチＰｙより大きい。

図１２には、本発明の一実施形態の放射線撮像システムの構成が記載されている。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生した放射線であるＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、検出装置６０４０に含まれる変換素子に入射する。この入射した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変換部３で放射線を電荷に変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルデータ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。

Claims (16)

1. 放射線を検出する複数の画素が複数の行および複数の列を構成するように配置された撮像領域を有し、前記複数の画素の各々が第１光電変換部を有する放射線撮像装置であって、
   前記撮像領域に対する放射線の照射を検出する複数の照射検出部を備え、
   前記複数の照射検出部の各々は、第２光電変換部を含み、前記第２光電変換部は、複数の前記第１光電変換部の隙間に配置され、前記複数の行に沿った第１方向における最大寸法が前記複数の画素のうち１つの行を構成する画素の前記第１方向における配置ピッチより大きく、かつ、前記複数の列に沿った第２方向における最大寸法が前記複数の画素のうち１つの列を構成する画素の前記第２方向における配置ピッチより大きい、
   ことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 前記第２光電変換部は、第３方向に延びた１又は複数の第１部分と、前記第３方向に交差する第４方向に延びた１又は複数の第２部分とを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記第１光電変換部は、前記第３方向に平行な辺および前記第４方向に平行な辺を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記第３方向は、前記第１方向に平行であり、前記第４方向は、前記第２方向に平行である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記第３方向は前記第１方向および前記第２方向と交差する方向である、および／または、前記第４方向は前記第１方向および前記第２方向と交差する方向である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の放射線撮像装置。
6. 前記第２光電変換部は、第３方向に延びた１又は複数の第１部分と、前記第３方向に交差する第４方向に延びた１又は複数の第２部分と、前記第３方向および前記第４方向と交差する第５方向に延びた第３部分とを有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
7. 前記第３方向は前記第１方向および前記第２方向と交差する方向である、および／または、前記第４方向は前記第１方向および前記第２方向と交差する方向である、および／または、前記第５方向は前記第１方向および前記第２方向と交差する方向である
   ことを特徴とする請求項６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記第２光電変換部は、前記複数の行のうちの１つの行である第１行と前記第１行に隣接する第２行との間に配置された部分と、前記第２行と前記第２行に隣接しかつ前記第１行とは異なる行である第３行との間に配置された部分と、前記複数の列のうちの１つの列である第１列と前記第１列に隣接する第２列との間に配置された部分と、前記第２列と前記第２列に隣接しかつ前記第１列とは異なる列である第３列との間に配置された部分と、を含む、
   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. 前記第２光電変換部は、＃形状部を含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
10. 前記第２光電変換部は、下部電極と、上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に配置された半導体層とを含む、
    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. 前記第１光電変換部は、下部電極と、上部電極と、前記下部電極と前記上部電極との間に配置された半導体層とを含み、
    前記第１光電変換部の前記下部電極と前記第２光電変換部の前記下部電極とは同一の層に配置され、前記第１光電変換部の前記上部電極と前記第２光電変換部の前記上部電極とは同一の層に配置され、前記第１光電変換部の前記半導体層と前記第２光電変換部の前記半導体層とは同一の層に配置されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の放射線撮像装置。
12. 前記複数の照射検出部から信号を読み出す読出回路を更に備え、
    前記複数の照射検出部の各々は、前記第２光電変換部を前記読出回路に接続するスイッチを更に含む、
    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. 前記複数の照射検出部の個数は、前記複数の画素の個数より少ない、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
14. 前記複数の照射検出部の全部または一部の出力に基づいて、放射線の照射の開始が検出される、
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
15. 前記複数の照射検出部の全部または一部の出力に基づいて、放射線の照射を停止させるべきタイミングが決定される、
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
16. 請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置を制御する制御部と、
    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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