放射線検出装置
【課題】放射線を短時間で精度よく検出することができる放射線検出装置を提供する。
【解決手段】放射線検出素子１０は、予め定めた放射線検出領域に均一に配置され、被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像用電気信号をスイッチング素子を介して信号配線に出力する複数のフォトダイオード１２Ａと、前記画像用放射線検出素子の一部を分割した放射線検出素子であると共に予め定めた繰り返しパターンで配置され、前記被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じたモニタ用電気信号を配線に直接出力する複数のフォトダイオード１２Ｂと、を備える。
【解決手段】放射線検出素子１０は、予め定めた放射線検出領域に均一に配置され、被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像用電気信号をスイッチング素子を介して信号配線に出力する複数のフォトダイオード１２Ａと、前記画像用放射線検出素子の一部を分割した放射線検出素子であると共に予め定めた繰り返しパターンで配置され、前記被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じたモニタ用電気信号を配線に直接出力する複数のフォトダイオード１２Ｂと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置に係り、照射された放射線の放射線画像を検出する放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等の放射線検出素子を用いた放射線画像撮影装置が実用化されている。このＦＰＤは、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。
【０００３】
この種の放射線検出素子は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、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や、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
【０００４】
ところで、一般的な放射線画像撮影装置は、放射線画像撮影装置と放射線源との間で放射線の曝射タイミングの校正が必要となる。放射線画像撮影装置及び放射線源の組み合わせ毎に異なるため、これらの設置時に行う校正作業は非常な煩わしさとなる。特に、可搬型の放射線画像撮影装置の場合、複数種類の放射線源を使用することが多く、また、緊急用途で使用する際には、校正作業が大きな作業負荷となっているため、この煩わしさを解消することが求められている。
【０００５】
従来では、１画素又は特定エリアの数画素の信号を放射線検出に使用していたが、この場合、放射線検出の判定に使用できる領域が狭く、かつ、信号の値が小さい。
【０００６】
そして、放射線撮影においては、被ばく線量を低減するために少ない線量の放射線を狭い領域のみに照射する必要があるが、放射線検出に利用できる信号は、人体を透過した微弱な信号のみとなるため、確実に放射線を検出するのが困難となる。また、人体を透過せず放射線が照射される素抜け部が放射線の照射領域に存在する場合でも、その領域に放射線検出用の画素が存在しなければ放射線を検出することができない。
【０００７】
特許文献１には、ソースフォロワ型の構造とすることにより、光電変換素子の信号電荷の非破壊読み出しを可能にした放射線撮像装置が開示されている。この装置では、１ラインずつ信号電荷を読み出してＸ線の照射開始を判定し、暗電流を読み出すリセット動作を実施している。
【０００８】
また、特許文献２には、ゲート配線の上方にＸ線モニタ用の専用素子を備えた放射線検出装置が開示されている。この装置では、Ｘ線モニタ用の専用素子は特定のエリアに配置されると共に専用配線に接続され、ＡＥＣ（自動露出制御）に用いられる。
【０００９】
特許文献３には、放射線を画像にする撮像用光電変換素子の近傍に、放射線量をモニタするモニタ用光電変換素子が配置された放射線撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１２６０７２号公報
【特許文献２】特開２００５−１４７９５８号公報
【特許文献３】特開２００４−２２８５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、読み出しを行っているラインしかＸ線の検出に関与しないため、素抜け部の存在しない領域ではＸ線検出が可能な程度の信号強度が得られない、という問題があった。
【００１２】
また、特許文献１には、複数画素の画素値を合算することが開示されているが、スイッチング素子を備えるため、単純に合算しただけではスイッチングノイズ（フィードスルーノイズ）も合算されてしまい、数〜十画素程度までしか合算できない（スイッチングノイズで検出部が飽和してしまう）、という問題もあった。
【００１３】
また、特許文献２に記載された技術では、Ｘ線モニタ用の専用素子を特定のエリアのみに配置しているため、放射線の検出に十分な信号を得るためには積分時間を延ばす必要があり、また、照射野を絞った撮影の場合に放射線を検知できない、という問題があった。
【００１４】
また、Ｘ線モニタ用の専用素子がゲート配線の上方に配置しているため、寄生容量が増大する、という問題もあった。
【００１５】
さらに、ＴＦＴ製造時における自動面検を行うことができないため、製造歩留り低下が発生する、という問題もあった。
【００１６】
すなわち、ＴＦＴ製造では、異物・短絡・断線を検査するために、レイヤごとに自動面検を実施しているが、この検査では、回路が同一の繰り返しパターンとなっているか否かを判定基準としている。特許文献２に記載された技術では、画素領域の一部の特定のエリアのみが他のエリアと異なるパターンとなるため、これを異物として検出してしまい、通常の異物検査等を実施することができなくなる、という問題もあった。
【００１７】
また、特許文献３に記載された技術では、モニタ用光電変換素子にもＴＦＴ、すなわちスイッチング素子が接続されているため、特許文献１に記載された技術と同様に、複数画素の画素値を合算する場合、単純に合算しただけではスイッチングノイズも合算されてしまい、数〜十画素程度までしか合算できない、という問題があった。
【００１８】
さらに、特許文献３に記載された技術では、モニタ用光電変換素子が特定のエリアのみに配置しているため、特許文献２に記載された技術と同様に、放射線の検出に十分な信号を得るためには積分時間を延ばす必要があり、また、照射野を絞った撮影の場合に放射線を検知できない、という問題があった。
【００１９】
このように、従来では、放射線の検出に必要なＳ／Ｎを短時間で得るのが困難である、という問題があった。
【００２０】
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、放射線を短時間で精度よく検出することができる放射線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、予め定めた放射線検出領域に均一に配置され、被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像用電気信号をスイッチング素子を介して信号配線に出力する複数の画像用放射線検出素子と、前記複数の画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して配置されると共に、前記予め定めた放射線検出領域に均一に且つ予め定めた繰り返しパターンで配置され、前記被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じたモニタ用電気信号を配線に直接出力する複数のモニタ用放射線検出素子と、を備えたことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、モニタ用放射線検出素子が、画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して配置されると共に、前記予め定めた放射線検出領域に均一に且つ予め定めた繰り返しパターンで配置され、検出した放射線に応じたモニタ用電気信号を配線に直接出力する構成としている。このため、スイッチングノイズ等に影響されることなく、複数のモニタ用放射線検出素子からの信号を積算することができ、放射線を短時間で精度よく検出することができる。また、モニタ用放射線検出素子を予め定めた繰り返しパターンで配置することでＴＦＴ製造時における自動面検を行うことができ、歩留まりの低下を抑制することができる。なお、「放射線検出領域」とは、画像用放射線検出素子及びモニタ用放射線検出素子の両方が配置された領域をいい、放射線検出装置全面に限られるものではない。例えば、放射線検出装置の一部の領域、例えば放射線検出装置の周縁部を除いた領域を放射線検出領域として、この領域に画像用放射線検出素子及びモニタ用放射線検出素子の両方を配置してもよい。この場合、放射線検出装置の周縁部に画像用放射線検出素子が配置されていてもよい。
【００２３】
なお、請求項２に記載したように、全ての前記画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して前記モニタ用放射線検出素子が配置された構成としてもよい。これにより、より短時間で精度よく放射線を検出することができる。
【００２４】
また、請求項３に記載したように、前記モニタ用放射線検出素子から出力された前記モニタ用電気信号を検出するモニタ用電気信号検出手段を備え、前記配線は、前記モニタ用放射線検出素子と前記モニタ用電気信号検出手段とを接続する専用配線である構成としてもよい。これにより、暗電流成分を除去するリセット駆動に関係なく放射線を検出できる。
【００２５】
また、請求項４に記載したように、前記配線は、前記信号配線である構成としてもよい。これにより、回路構成を簡単にできる。
【００２６】
また、請求項５に記載したように、隣接する前記モニタ用放射線検出素子を一つの信号配線に接続した構成としてもよい。これにより、１ライン当たりの放射線検出の感度を２倍にすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
このように、本発明によれば、放射線を短時間で精度よく検出することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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を示す構成図である。
【図２】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を示す構成図である。
【図３】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の一部拡大図である。
【図４】Ｘ線検出のシーケンスについて説明するための図である。
【図５】Ｘ線検出のシーケンスについて説明するための図である。
【図６】Ｘ線の照射について説明するためのイメージ図である。
【図７】Ｘ線の照射について説明するためのイメージ図である。
【図８】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を示す構成図である。
【図９】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の一部拡大図である。
【図１０】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を示す構成図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る放射線検出素子の一部拡大図である。
【図１２】放射線画像撮影装置の全体構成の変形例を示す構成図である。放射線検出素子の線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。
【００３０】
本実施の形態では、Ｘ線など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装置１０に本発明を適用した場合について説明する。
【００３１】
［第１の実施の形態］
【００３２】
図１には、第１の実施の形態に係る放射線検出装置１０を用いた放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。
【００３３】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出装置１０を備えている。なお、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
【００３４】
放射線検出装置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フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂと、フォトダイオード１２Ａに蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が一方向及び一方向に対する交差方向にマトリクス状に複数配置されている。本実施の形態では、フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂが、図示しないシンチレータによって変換された光が照射されることにより、電荷が発生する。
【００３５】
なお、フォトダイオード１２Ａは、画像用の放射線検出素子として機能し、フォトダイオード１２Ｂは、放射線モニタ用の放射線検出素子として機能する。なお、フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂは、予め定めた放射線検出領域に均一に且つ予め定めた繰り返しパターンで配置される。ここで、「放射線検出領域」とは、フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂの両方が配置された領域をいい、放射線検出装置１０の全面に限られるものではない。例えば、放射線検出装置１０の一部の領域、例えば放射線検出装置１０の周縁部を除いた領域を放射線検出領域として、この領域にフォトダイオード１２Ａ、１２Ｂの両方を配置してもよい。この場合、放射線検出装置の周縁部に画像用放射線検出素子としてのフォトダイオード１２Ａが配置されていてもよい。
【００３６】
このように、放射線画像撮影装置１００は、各画素が放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂを備えているので、Ｘ線を放射する図示しないＸ線源と同期をとらなくても、放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂで放射線を検出するこでＸ線源から放射線が照射されたことを放射線画像撮影装置１００自身が検出し、画像撮影に移行することができる。
【００３７】
また、放射線検出装置１０には、基板上に、ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂ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、一方向（図１の列方向）の各画素列に信号配線３が１本ずつ設けられ、交差方向（図１の行方向）の各画素列に走査配線１０１が１本ずつ設けられている。
【００３８】
各走査配線１０１は、それぞれ一方向の画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４のゲートにそれぞれ接続され、各信号配線３は、それぞれ交差方向の画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４のソースに接続されている。
【００３９】
さらに、放射線検出装置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、一端及び他端が並列に接続されており、一端が所定のバイアス電圧を供給するバイアス回路１１０に接続されている。フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂは共通電極配線２５に接続されており、共通電極配線２５を介してバイアス電圧が印加されている。
【００４０】
フォトダイオード１２Ａのアノード側は、ＴＦＴスイッチ４を介して信号配線３と接続されており、カソード側は、共通電極配線２５に接続されている。一方、フォトダイオード１２Ｂのアノード側は、直接信号配線３に接続されており、カソード側は、共通電極配線２５に接続されている。なお、本実施形態では、フォトダイオード１２Ａ，１２ＢはＰＩＮ型フォトダイオードとしたが、これに限定されるものではなく、ＭＩＳ型ダイオード、ＮＩＰ型ダイオードを用いてもよい。
【００４１】
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制御信号が流れる。このように制御信号が各走査配線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。
【００４２】
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、フォトダイオード１２Ａに蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。なお、フォトダイオード１２Ｂには、ＴＦＴスイッチ４は接続されていないため、蓄積された電荷量に応じた電気信号がそのまま信号配線３に流れる。
【００４３】
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回路１０５が接続されている。また、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号（スキャン信号）を出力する駆動回路１０４が接続されている。
【００４４】
信号回路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を内蔵している。信号回路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により増幅してデジタルデータへ変換する。
【００４５】
この信号回路１０５及び駆動回路１０４には、信号回路１０５において変換されたデジタルデータに対してノイズ除去などの所定の処理を施すとともに、信号回路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、駆動回路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制御部１０６が接続されている。
【００４６】
図２には、フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂの形状を表した平面図を、図３にはひとつの画素２０の拡大平面図を示した。なお、図２、３においても、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
【００４７】
図２、３に示すように、フォトダイオード１２Ｂは、矩形状の画素２０の一部（図２において左上角部）に形成されている。従来では、矩形状の画素２０全体を一つのフォトダイオードとするのが通常であったが、本実施形態では、矩形状のフォトダイオードの一部を分割して、分割したフォトダイオードを放射線モニタ用としている。なお、本実施形態では、矩形状の画素としたが、多角形であってもよい。
【００４８】
放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂの面積を大きくし過ぎると、画像用のフォトダイオード１２Ａの面積が小さくなって画質に影響が出てくる。従って、画素２０に対するフォトダイオード１２Ｂの面積の割合は、画質が許容範囲内となる程度、例えば画素２０全体の数％〜１０％程度とすることが好ましい。なお、本実施形態では、フォトダイオード１２Ｂの位置を画素２０の左上角部とし、形状を矩形としたが、位置及び形状は特に限定されるものではない。
【００４９】
各信号配線３には、各信号配線３に直接接続されたモニタ用のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷に応じた電気信号が出力される。従って、信号回路１０５には、各信号配線３に接続された複数のモニタ用のフォトダイオード１２Ｂ（図１，２においては４個であるが、実際は数千個）に蓄積された電荷が積算された電気信号が出力される。すなわち、数千個分のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電気信号がビニングされて信号回路１０５に出力される。
【００５０】
信号回路１０５では、各信号配線３から出力された電気信号の値と予め定めた閾値とを各々比較し、任意のＮ本（Ｎ≧１）の信号配線３から出力された電気信号の値が前記閾値以上となる場合には、図示しないＸ線源からＸ線が放射されたと判定する。ここで、Ｎは、Ｘ線の照射線量などの撮影条件やＸ線検出素子の感度等より適宜設定することができる。なお、閾値は、信号配線３から出力された電気信号の値がこの値以上であれば、Ｘ線源から確実に放射線が放射されたと判定できる値に設定される。なお、信号回路１０５において、全信号配線３からの電気信号の値を加算し、これと閾値とを比較してＸ線が照射されたか否かを判定するようにしてもよい。
【００５１】
図４には、Ｘ線検出モードから画像蓄積モード、画像読み出しモードに至るまでの図示しないＸ線源から照射されたＸ線の線量及び放射線検出装置１０（Ｘ線検出素子）で検出される放射線のＸ線の線量を概略的に示した。同図に示すように、まず、Ｘ線検出モードにおいて、図示しないＸ線源から放射線が照射されると、徐々にＸ線の線量が上昇すると共に、放射線検出装置１０で検出されるＸ線の線量も徐々に増加する。
【００５２】
ここで、フォトダイオードは、Ｘ線が照射されなくても電荷が蓄積し、これがいわゆる暗電流成分となる。このため、Ｘ線検出モードにおいては、駆動回路１０４が、走査配線１０１に制御信号を出力して各フォトダイオードに蓄積された電荷を信号配線３に出力させると共に、信号回路１０５が、内蔵された増幅回路をリセットすることにより暗電流成分を除去するリセット駆動を定期的に行う。そして、Ｘ線を検出した場合には、リセット駆動を停止して画像蓄積モードに移行する。
【００５３】
このリセット駆動の合間の短時間で放射線検出をする必要があるが、従来の一般的なリセット駆動中の積分時間においては、微弱な信号のＳ／Ｎ比は０．０１程度と非常に小さい。従って、Ｘ線検出を確実に行うためには積分時間を１００倍以上にする、１００画素以上の信号を合算する、ノイズを１／１００以下にする、の少なくとも一つを実行する必要がある。
【００５４】
また、Ｘ線検出モードにおいて人体を透過したＸ線（図５の斜線で示す部分）については、画像に使用されないためロスとなる。このロスが発生する時間は極力短いことが好ましい。
【００５５】
これに対し、本実施形態では、１本の信号配線３に接続された数千個分のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷が積算された信号回路１０５に出力されるので、精度よく短時間でＸ線を検出することができる。
【００５６】
また、従来のように、例えば図６に示すように、放射線検出素子５０に対してモニタ用のフォトダイオード５２を極一部の特定のエリアにしか設けなかった場合において、人体の一部、例えば腰椎５４の周囲にＸ線の照射範囲５６を限定した場合、Ｘ線が人体を透過せずに照射される素抜け部５８にはフォトダイオード５２が存在しない。また、図６において中央のフォトダイオード５２でＸ線を検出することができるが、人体を透過するため、その強度は非常に小さく、Ｘ線が照射されたことを精度よく検出するのは困難である。
【００５７】
さらに、図７に示すように、人体の膝部の周囲をＸ線の照射範囲５６とした場合には、その範囲にフォトダイオード５２が全く存在しない場合もあり得る。この場合は、Ｘ線が照射されてもＸ線を放射線検出素子５０で検出することができず、撮影できないこととなる。
【００５８】
これに対し、本実施形態では、図１、２に示すように、全画素に放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂが設けられている。このため、人体の一部を放射線の照射範囲とした場合でも、Ｘ線が人体を透過せずに照射される素抜け部にフォトダイオード１２Ｂが存在する確率が高まる。また、素抜け部に存在するフォトダイオード１２Ｂが少ない場合でも、前述したように、１本の信号配線３に接続された数千個分のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷が積算された信号回路１０５に出力されるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、精度よく短時間でＸ線を検出することができる。
【００５９】
ここで、例えばフォトダイオード１２Ｂの面積を、１画素全体の面積の５％とし、１列の画素数を３０００画素とすると、１本の信号配線３に出力される信号の信号強度Ｓは次式で表される。
【００６０】
Ｓ＝０．０５×３０００＝１５０
【００６１】
また、素抜け部のＸ線の強度は、人体を透過したＸ線の強度と比較して、１０〜１００倍程度となることから、信号強度Ｓは上記の値よりもさらに１０〜１００倍程度となり、短時間でＸ線を検出することが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態では、モニタ用のフォトダイオード１２Ｂを、スイッチング素子を介さずに直接信号配線３に接続している。このため、スイッチングノイズが加算されることがなく、精度よくＸ線を検出することができる。
【００６３】
また、全画素に放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂが設けられているため、回路パターンは全面均一である。これにより、回路が同一の繰り返しパターンとなっているか否かを判定する自動面検において異常と判定されてしまうのを防ぐことができる。
【００６４】
そして、画像蓄積モードが終了したら画像読み出しモードへ移行する。画像読み出しモードへの移行は、画像蓄積モードの期間を予め設定しておき、一定期間経過後に画像読み出しモードに移行するようにしてもよいし、モニタ用のフォトダイオード１２Ｂを用いてＸ線の照射終了を判定し、画像蓄積モードから画像読み取りモードへ移行するようにしてもよい。
【００６５】
Ｘ線の照射終了を判定する場合は、画像蓄積モード期間中のＸ線の線量をモニタ用のフォトダイオード１２Ｂで検出し、信号回路１０５で各信号配線３から出力された電気信号の値と予め定めた閾値とを各々比較し、任意のＮ本（Ｎ≧１）の信号配線３から出力された電気信号の値が前記閾値以下となる場合には、Ｘ線の照射が終了したと判定する。ここで、Ｎは、Ｘ線の照射線量などの撮影条件やＸ線検出素子の感度等より適宜設定することができる。
【００６６】
なお、上記のＸ線の照射終了の判定処理は、後述する第２、第３実施形態においても同様に実行することができる。
【００６７】
［第２の実施の形態］
【００６８】
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００６９】
図８、９には、第２の実施の形態に係る放射線検出装置１０Ａの構成が示されている。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
図８、９に示すように、放射線検出装置１０Ａが第１の実施の形態で説明した放射線検出装置１０と異なるのは、フォトダイオード１２Ｂのアノード側が、信号配線３に直接接続されているのではなく、専用配線１２０を介してＸ線検出回路１２２に接続されている点である。
【００７１】
また、各専用配線１２０は、互いに接続されてＸ線検出回路１２２に接続されている。
【００７２】
これにより、Ｘ線検出回路１２２には、全画素のモニタ用のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷、すなわち数千画素×数千画素分のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷が積算された電気信号が入力されるため、Ｓ／Ｎ比を大幅に向上させることができ、精度よく短時間で放射線を検出することができる。
【００７３】
ここで、例えばフォトダイオード１２Ｂの面積を、１画素全体の面積の５％とし、縦１列及び横１列の画素数を各々３０００画素とすると、Ｘ線検出回路１２２に出力される信号の信号強度Ｓは次式で表される。
【００７４】
Ｓ＝０．０５×３０００×３０００＝４５００００
【００７５】
さらに、素抜け部のＸ線の強度は、前述したように人体を透過したＸ線の強度と比較して１０〜１００倍程度となることから、信号強度Ｓは上記の値よりもさらに１０〜１００倍程度となり、より短時間でＸ線を検出することが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態では、専用のＸ線検出回路１２２でＸ線を検出するので、リセット駆動に関係なく放射線を検出できる。
【００７７】
［第３の実施の形態］
【００７８】
次に、第３の実施の形態について説明する。
【００７９】
図１０、１１には、第３の実施の形態に係る放射線検出装置１０Ｂの構成が示されている。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８０】
図１０、１１に示すように、放射線検出装置１０Ｂが第１の実施の形態で説明した放射線検出装置１０と異なるのは、１本の信号配線３に、隣接する画素に設けられたフォトダイオード１２Ｂが共通に接続されている点である。
【００８１】
これにより、隣接する２列分の画素（数千個×２列分の画素）に設けられたフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷が１本の信号配線３に出力されるため、放射線検出の感度を向上させることができる。
【００８２】
以上、本発明を第１〜第３の実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記各実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８３】
例えば、上記各実施形態では、全画素にモニタ用のフォトダイオード１２Ｂを設けた場合について説明したが、全画素に設けなくてもよく、モニタ用のフォトダイオード１２Ｂが同一の繰り返しパターンで配置されていればよい。例えば図１２に示すように、２×２画素の４画素の領域で見ると、２つのモニタ用のフォトダイオード１２Ｂが斜めに配置されており、このパターンが４画素毎に繰り返されている。このような場合でも、回路が同一の繰り返しパターンとなっているか否かを判定する自動面検において異常と判定されてしまうのを防ぐことができる。
【００８４】
また、上記各実施の形態では、間接変換方式の放射線検出装置１０に本発明を適用した場合について説明したが、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放射線検出素子に適用してもよい。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。
【００８５】
また、上記各実施の形態では、Ｘ線を検出することにより画像を検出する放射線画像撮影装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、検出対象とする放射線は、Ｘ線や可視光、ガンマ線、粒子線等いずれであってもよい。
【００８６】
その他、上記実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００の構成、及び放射線検出装置１０の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８７】
３ 信号配線
４ ＴＦＴスイッチ（スイッチング素子）
１０ 放射線検出装置
１２Ａ フォトダイオード（画像用放射線検出素子）
１２Ｂ フォトダイオード（モニタ用放射線検出素子）
２０ 画素
１０１ 走査配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出装置に係り、照射された放射線の放射線画像を検出する放射線検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等の放射線検出素子を用いた放射線画像撮影装置が実用化されている。このＦＰＤは、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。
【０００３】
この種の放射線検出素子は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、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や、放射線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータで光に変換し、変換した光を半導体層で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
【０００４】
ところで、一般的な放射線画像撮影装置は、放射線画像撮影装置と放射線源との間で放射線の曝射タイミングの校正が必要となる。放射線画像撮影装置及び放射線源の組み合わせ毎に異なるため、これらの設置時に行う校正作業は非常な煩わしさとなる。特に、可搬型の放射線画像撮影装置の場合、複数種類の放射線源を使用することが多く、また、緊急用途で使用する際には、校正作業が大きな作業負荷となっているため、この煩わしさを解消することが求められている。
【０００５】
従来では、１画素又は特定エリアの数画素の信号を放射線検出に使用していたが、この場合、放射線検出の判定に使用できる領域が狭く、かつ、信号の値が小さい。
【０００６】
そして、放射線撮影においては、被ばく線量を低減するために少ない線量の放射線を狭い領域のみに照射する必要があるが、放射線検出に利用できる信号は、人体を透過した微弱な信号のみとなるため、確実に放射線を検出するのが困難となる。また、人体を透過せず放射線が照射される素抜け部が放射線の照射領域に存在する場合でも、その領域に放射線検出用の画素が存在しなければ放射線を検出することができない。
【０００７】
特許文献１には、ソースフォロワ型の構造とすることにより、光電変換素子の信号電荷の非破壊読み出しを可能にした放射線撮像装置が開示されている。この装置では、１ラインずつ信号電荷を読み出してＸ線の照射開始を判定し、暗電流を読み出すリセット動作を実施している。
【０００８】
また、特許文献２には、ゲート配線の上方にＸ線モニタ用の専用素子を備えた放射線検出装置が開示されている。この装置では、Ｘ線モニタ用の専用素子は特定のエリアに配置されると共に専用配線に接続され、ＡＥＣ（自動露出制御）に用いられる。
【０００９】
特許文献３には、放射線を画像にする撮像用光電変換素子の近傍に、放射線量をモニタするモニタ用光電変換素子が配置された放射線撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−１２６０７２号公報
【特許文献２】特開２００５−１４７９５８号公報
【特許文献３】特開２００４−２２８５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、読み出しを行っているラインしかＸ線の検出に関与しないため、素抜け部の存在しない領域ではＸ線検出が可能な程度の信号強度が得られない、という問題があった。
【００１２】
また、特許文献１には、複数画素の画素値を合算することが開示されているが、スイッチング素子を備えるため、単純に合算しただけではスイッチングノイズ（フィードスルーノイズ）も合算されてしまい、数〜十画素程度までしか合算できない（スイッチングノイズで検出部が飽和してしまう）、という問題もあった。
【００１３】
また、特許文献２に記載された技術では、Ｘ線モニタ用の専用素子を特定のエリアのみに配置しているため、放射線の検出に十分な信号を得るためには積分時間を延ばす必要があり、また、照射野を絞った撮影の場合に放射線を検知できない、という問題があった。
【００１４】
また、Ｘ線モニタ用の専用素子がゲート配線の上方に配置しているため、寄生容量が増大する、という問題もあった。
【００１５】
さらに、ＴＦＴ製造時における自動面検を行うことができないため、製造歩留り低下が発生する、という問題もあった。
【００１６】
すなわち、ＴＦＴ製造では、異物・短絡・断線を検査するために、レイヤごとに自動面検を実施しているが、この検査では、回路が同一の繰り返しパターンとなっているか否かを判定基準としている。特許文献２に記載された技術では、画素領域の一部の特定のエリアのみが他のエリアと異なるパターンとなるため、これを異物として検出してしまい、通常の異物検査等を実施することができなくなる、という問題もあった。
【００１７】
また、特許文献３に記載された技術では、モニタ用光電変換素子にもＴＦＴ、すなわちスイッチング素子が接続されているため、特許文献１に記載された技術と同様に、複数画素の画素値を合算する場合、単純に合算しただけではスイッチングノイズも合算されてしまい、数〜十画素程度までしか合算できない、という問題があった。
【００１８】
さらに、特許文献３に記載された技術では、モニタ用光電変換素子が特定のエリアのみに配置しているため、特許文献２に記載された技術と同様に、放射線の検出に十分な信号を得るためには積分時間を延ばす必要があり、また、照射野を絞った撮影の場合に放射線を検知できない、という問題があった。
【００１９】
このように、従来では、放射線の検出に必要なＳ／Ｎを短時間で得るのが困難である、という問題があった。
【００２０】
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、放射線を短時間で精度よく検出することができる放射線検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、予め定めた放射線検出領域に均一に配置され、被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像用電気信号をスイッチング素子を介して信号配線に出力する複数の画像用放射線検出素子と、前記複数の画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して配置されると共に、前記予め定めた放射線検出領域に均一に且つ予め定めた繰り返しパターンで配置され、前記被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じたモニタ用電気信号を配線に直接出力する複数のモニタ用放射線検出素子と、を備えたことを特徴としている。
【００２２】
この発明によれば、モニタ用放射線検出素子が、画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して配置されると共に、前記予め定めた放射線検出領域に均一に且つ予め定めた繰り返しパターンで配置され、検出した放射線に応じたモニタ用電気信号を配線に直接出力する構成としている。このため、スイッチングノイズ等に影響されることなく、複数のモニタ用放射線検出素子からの信号を積算することができ、放射線を短時間で精度よく検出することができる。また、モニタ用放射線検出素子を予め定めた繰り返しパターンで配置することでＴＦＴ製造時における自動面検を行うことができ、歩留まりの低下を抑制することができる。なお、「放射線検出領域」とは、画像用放射線検出素子及びモニタ用放射線検出素子の両方が配置された領域をいい、放射線検出装置全面に限られるものではない。例えば、放射線検出装置の一部の領域、例えば放射線検出装置の周縁部を除いた領域を放射線検出領域として、この領域に画像用放射線検出素子及びモニタ用放射線検出素子の両方を配置してもよい。この場合、放射線検出装置の周縁部に画像用放射線検出素子が配置されていてもよい。
【００２３】
なお、請求項２に記載したように、全ての前記画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して前記モニタ用放射線検出素子が配置された構成としてもよい。これにより、より短時間で精度よく放射線を検出することができる。
【００２４】
また、請求項３に記載したように、前記モニタ用放射線検出素子から出力された前記モニタ用電気信号を検出するモニタ用電気信号検出手段を備え、前記配線は、前記モニタ用放射線検出素子と前記モニタ用電気信号検出手段とを接続する専用配線である構成としてもよい。これにより、暗電流成分を除去するリセット駆動に関係なく放射線を検出できる。
【００２５】
また、請求項４に記載したように、前記配線は、前記信号配線である構成としてもよい。これにより、回路構成を簡単にできる。
【００２６】
また、請求項５に記載したように、隣接する前記モニタ用放射線検出素子を一つの信号配線に接続した構成としてもよい。これにより、１ライン当たりの放射線検出の感度を２倍にすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
このように、本発明によれば、放射線を短時間で精度よく検出することができる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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を示す構成図である。
【図２】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を示す構成図である。
【図３】第１の実施の形態に係る放射線検出素子の一部拡大図である。
【図４】Ｘ線検出のシーケンスについて説明するための図である。
【図５】Ｘ線検出のシーケンスについて説明するための図である。
【図６】Ｘ線の照射について説明するためのイメージ図である。
【図７】Ｘ線の照射について説明するためのイメージ図である。
【図８】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を示す構成図である。
【図９】第２の実施の形態に係る放射線検出素子の一部拡大図である。
【図１０】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を示す構成図である。
【図１１】第３の実施の形態に係る放射線検出素子の一部拡大図である。
【図１２】放射線画像撮影装置の全体構成の変形例を示す構成図である。放射線検出素子の線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。
【００３０】
本実施の形態では、Ｘ線など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装置１０に本発明を適用した場合について説明する。
【００３１】
［第１の実施の形態］
【００３２】
図１には、第１の実施の形態に係る放射線検出装置１０を用いた放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。
【００３３】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、間接変換方式の放射線検出装置１０を備えている。なお、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
【００３４】
放射線検出装置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フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂと、フォトダイオード１２Ａに蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が一方向及び一方向に対する交差方向にマトリクス状に複数配置されている。本実施の形態では、フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂが、図示しないシンチレータによって変換された光が照射されることにより、電荷が発生する。
【００３５】
なお、フォトダイオード１２Ａは、画像用の放射線検出素子として機能し、フォトダイオード１２Ｂは、放射線モニタ用の放射線検出素子として機能する。なお、フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂは、予め定めた放射線検出領域に均一に且つ予め定めた繰り返しパターンで配置される。ここで、「放射線検出領域」とは、フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂの両方が配置された領域をいい、放射線検出装置１０の全面に限られるものではない。例えば、放射線検出装置１０の一部の領域、例えば放射線検出装置１０の周縁部を除いた領域を放射線検出領域として、この領域にフォトダイオード１２Ａ、１２Ｂの両方を配置してもよい。この場合、放射線検出装置の周縁部に画像用放射線検出素子としてのフォトダイオード１２Ａが配置されていてもよい。
【００３６】
このように、放射線画像撮影装置１００は、各画素が放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂを備えているので、Ｘ線を放射する図示しないＸ線源と同期をとらなくても、放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂで放射線を検出するこでＸ線源から放射線が照射されたことを放射線画像撮影装置１００自身が検出し、画像撮影に移行することができる。
【００３７】
また、放射線検出装置１０には、基板上に、ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂ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、一方向（図１の列方向）の各画素列に信号配線３が１本ずつ設けられ、交差方向（図１の行方向）の各画素列に走査配線１０１が１本ずつ設けられている。
【００３８】
各走査配線１０１は、それぞれ一方向の画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４のゲートにそれぞれ接続され、各信号配線３は、それぞれ交差方向の画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４のソースに接続されている。
【００３９】
さらに、放射線検出装置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、一端及び他端が並列に接続されており、一端が所定のバイアス電圧を供給するバイアス回路１１０に接続されている。フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂは共通電極配線２５に接続されており、共通電極配線２５を介してバイアス電圧が印加されている。
【００４０】
フォトダイオード１２Ａのアノード側は、ＴＦＴスイッチ４を介して信号配線３と接続されており、カソード側は、共通電極配線２５に接続されている。一方、フォトダイオード１２Ｂのアノード側は、直接信号配線３に接続されており、カソード側は、共通電極配線２５に接続されている。なお、本実施形態では、フォトダイオード１２Ａ，１２ＢはＰＩＮ型フォトダイオードとしたが、これに限定されるものではなく、ＭＩＳ型ダイオード、ＮＩＰ型ダイオードを用いてもよい。
【００４１】
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制御信号が流れる。このように制御信号が各走査配線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。
【００４２】
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、フォトダイオード１２Ａに蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。なお、フォトダイオード１２Ｂには、ＴＦＴスイッチ４は接続されていないため、蓄積された電荷量に応じた電気信号がそのまま信号配線３に流れる。
【００４３】
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回路１０５が接続されている。また、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための制御信号（スキャン信号）を出力する駆動回路１０４が接続されている。
【００４４】
信号回路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を内蔵している。信号回路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により増幅してデジタルデータへ変換する。
【００４５】
この信号回路１０５及び駆動回路１０４には、信号回路１０５において変換されたデジタルデータに対してノイズ除去などの所定の処理を施すとともに、信号回路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、駆動回路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制御部１０６が接続されている。
【００４６】
図２には、フォトダイオード１２Ａ、１２Ｂの形状を表した平面図を、図３にはひとつの画素２０の拡大平面図を示した。なお、図２、３においても、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
【００４７】
図２、３に示すように、フォトダイオード１２Ｂは、矩形状の画素２０の一部（図２において左上角部）に形成されている。従来では、矩形状の画素２０全体を一つのフォトダイオードとするのが通常であったが、本実施形態では、矩形状のフォトダイオードの一部を分割して、分割したフォトダイオードを放射線モニタ用としている。なお、本実施形態では、矩形状の画素としたが、多角形であってもよい。
【００４８】
放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂの面積を大きくし過ぎると、画像用のフォトダイオード１２Ａの面積が小さくなって画質に影響が出てくる。従って、画素２０に対するフォトダイオード１２Ｂの面積の割合は、画質が許容範囲内となる程度、例えば画素２０全体の数％〜１０％程度とすることが好ましい。なお、本実施形態では、フォトダイオード１２Ｂの位置を画素２０の左上角部とし、形状を矩形としたが、位置及び形状は特に限定されるものではない。
【００４９】
各信号配線３には、各信号配線３に直接接続されたモニタ用のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷に応じた電気信号が出力される。従って、信号回路１０５には、各信号配線３に接続された複数のモニタ用のフォトダイオード１２Ｂ（図１，２においては４個であるが、実際は数千個）に蓄積された電荷が積算された電気信号が出力される。すなわち、数千個分のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電気信号がビニングされて信号回路１０５に出力される。
【００５０】
信号回路１０５では、各信号配線３から出力された電気信号の値と予め定めた閾値とを各々比較し、任意のＮ本（Ｎ≧１）の信号配線３から出力された電気信号の値が前記閾値以上となる場合には、図示しないＸ線源からＸ線が放射されたと判定する。ここで、Ｎは、Ｘ線の照射線量などの撮影条件やＸ線検出素子の感度等より適宜設定することができる。なお、閾値は、信号配線３から出力された電気信号の値がこの値以上であれば、Ｘ線源から確実に放射線が放射されたと判定できる値に設定される。なお、信号回路１０５において、全信号配線３からの電気信号の値を加算し、これと閾値とを比較してＸ線が照射されたか否かを判定するようにしてもよい。
【００５１】
図４には、Ｘ線検出モードから画像蓄積モード、画像読み出しモードに至るまでの図示しないＸ線源から照射されたＸ線の線量及び放射線検出装置１０（Ｘ線検出素子）で検出される放射線のＸ線の線量を概略的に示した。同図に示すように、まず、Ｘ線検出モードにおいて、図示しないＸ線源から放射線が照射されると、徐々にＸ線の線量が上昇すると共に、放射線検出装置１０で検出されるＸ線の線量も徐々に増加する。
【００５２】
ここで、フォトダイオードは、Ｘ線が照射されなくても電荷が蓄積し、これがいわゆる暗電流成分となる。このため、Ｘ線検出モードにおいては、駆動回路１０４が、走査配線１０１に制御信号を出力して各フォトダイオードに蓄積された電荷を信号配線３に出力させると共に、信号回路１０５が、内蔵された増幅回路をリセットすることにより暗電流成分を除去するリセット駆動を定期的に行う。そして、Ｘ線を検出した場合には、リセット駆動を停止して画像蓄積モードに移行する。
【００５３】
このリセット駆動の合間の短時間で放射線検出をする必要があるが、従来の一般的なリセット駆動中の積分時間においては、微弱な信号のＳ／Ｎ比は０．０１程度と非常に小さい。従って、Ｘ線検出を確実に行うためには積分時間を１００倍以上にする、１００画素以上の信号を合算する、ノイズを１／１００以下にする、の少なくとも一つを実行する必要がある。
【００５４】
また、Ｘ線検出モードにおいて人体を透過したＸ線（図５の斜線で示す部分）については、画像に使用されないためロスとなる。このロスが発生する時間は極力短いことが好ましい。
【００５５】
これに対し、本実施形態では、１本の信号配線３に接続された数千個分のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷が積算された信号回路１０５に出力されるので、精度よく短時間でＸ線を検出することができる。
【００５６】
また、従来のように、例えば図６に示すように、放射線検出素子５０に対してモニタ用のフォトダイオード５２を極一部の特定のエリアにしか設けなかった場合において、人体の一部、例えば腰椎５４の周囲にＸ線の照射範囲５６を限定した場合、Ｘ線が人体を透過せずに照射される素抜け部５８にはフォトダイオード５２が存在しない。また、図６において中央のフォトダイオード５２でＸ線を検出することができるが、人体を透過するため、その強度は非常に小さく、Ｘ線が照射されたことを精度よく検出するのは困難である。
【００５７】
さらに、図７に示すように、人体の膝部の周囲をＸ線の照射範囲５６とした場合には、その範囲にフォトダイオード５２が全く存在しない場合もあり得る。この場合は、Ｘ線が照射されてもＸ線を放射線検出素子５０で検出することができず、撮影できないこととなる。
【００５８】
これに対し、本実施形態では、図１、２に示すように、全画素に放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂが設けられている。このため、人体の一部を放射線の照射範囲とした場合でも、Ｘ線が人体を透過せずに照射される素抜け部にフォトダイオード１２Ｂが存在する確率が高まる。また、素抜け部に存在するフォトダイオード１２Ｂが少ない場合でも、前述したように、１本の信号配線３に接続された数千個分のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷が積算された信号回路１０５に出力されるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、精度よく短時間でＸ線を検出することができる。
【００５９】
ここで、例えばフォトダイオード１２Ｂの面積を、１画素全体の面積の５％とし、１列の画素数を３０００画素とすると、１本の信号配線３に出力される信号の信号強度Ｓは次式で表される。
【００６０】
Ｓ＝０．０５×３０００＝１５０
【００６１】
また、素抜け部のＸ線の強度は、人体を透過したＸ線の強度と比較して、１０〜１００倍程度となることから、信号強度Ｓは上記の値よりもさらに１０〜１００倍程度となり、短時間でＸ線を検出することが可能となる。
【００６２】
また、本実施形態では、モニタ用のフォトダイオード１２Ｂを、スイッチング素子を介さずに直接信号配線３に接続している。このため、スイッチングノイズが加算されることがなく、精度よくＸ線を検出することができる。
【００６３】
また、全画素に放射線モニタ用のフォトダイオード１２Ｂが設けられているため、回路パターンは全面均一である。これにより、回路が同一の繰り返しパターンとなっているか否かを判定する自動面検において異常と判定されてしまうのを防ぐことができる。
【００６４】
そして、画像蓄積モードが終了したら画像読み出しモードへ移行する。画像読み出しモードへの移行は、画像蓄積モードの期間を予め設定しておき、一定期間経過後に画像読み出しモードに移行するようにしてもよいし、モニタ用のフォトダイオード１２Ｂを用いてＸ線の照射終了を判定し、画像蓄積モードから画像読み取りモードへ移行するようにしてもよい。
【００６５】
Ｘ線の照射終了を判定する場合は、画像蓄積モード期間中のＸ線の線量をモニタ用のフォトダイオード１２Ｂで検出し、信号回路１０５で各信号配線３から出力された電気信号の値と予め定めた閾値とを各々比較し、任意のＮ本（Ｎ≧１）の信号配線３から出力された電気信号の値が前記閾値以下となる場合には、Ｘ線の照射が終了したと判定する。ここで、Ｎは、Ｘ線の照射線量などの撮影条件やＸ線検出素子の感度等より適宜設定することができる。
【００６６】
なお、上記のＸ線の照射終了の判定処理は、後述する第２、第３実施形態においても同様に実行することができる。
【００６７】
［第２の実施の形態］
【００６８】
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００６９】
図８、９には、第２の実施の形態に係る放射線検出装置１０Ａの構成が示されている。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
図８、９に示すように、放射線検出装置１０Ａが第１の実施の形態で説明した放射線検出装置１０と異なるのは、フォトダイオード１２Ｂのアノード側が、信号配線３に直接接続されているのではなく、専用配線１２０を介してＸ線検出回路１２２に接続されている点である。
【００７１】
また、各専用配線１２０は、互いに接続されてＸ線検出回路１２２に接続されている。
【００７２】
これにより、Ｘ線検出回路１２２には、全画素のモニタ用のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷、すなわち数千画素×数千画素分のフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷が積算された電気信号が入力されるため、Ｓ／Ｎ比を大幅に向上させることができ、精度よく短時間で放射線を検出することができる。
【００７３】
ここで、例えばフォトダイオード１２Ｂの面積を、１画素全体の面積の５％とし、縦１列及び横１列の画素数を各々３０００画素とすると、Ｘ線検出回路１２２に出力される信号の信号強度Ｓは次式で表される。
【００７４】
Ｓ＝０．０５×３０００×３０００＝４５００００
【００７５】
さらに、素抜け部のＸ線の強度は、前述したように人体を透過したＸ線の強度と比較して１０〜１００倍程度となることから、信号強度Ｓは上記の値よりもさらに１０〜１００倍程度となり、より短時間でＸ線を検出することが可能となる。
【００７６】
また、本実施形態では、専用のＸ線検出回路１２２でＸ線を検出するので、リセット駆動に関係なく放射線を検出できる。
【００７７】
［第３の実施の形態］
【００７８】
次に、第３の実施の形態について説明する。
【００７９】
図１０、１１には、第３の実施の形態に係る放射線検出装置１０Ｂの構成が示されている。なお、第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８０】
図１０、１１に示すように、放射線検出装置１０Ｂが第１の実施の形態で説明した放射線検出装置１０と異なるのは、１本の信号配線３に、隣接する画素に設けられたフォトダイオード１２Ｂが共通に接続されている点である。
【００８１】
これにより、隣接する２列分の画素（数千個×２列分の画素）に設けられたフォトダイオード１２Ｂに蓄積された電荷が１本の信号配線３に出力されるため、放射線検出の感度を向上させることができる。
【００８２】
以上、本発明を第１〜第３の実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記各実施の形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施の形態に多様な変更または改良を加えることができ、当該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８３】
例えば、上記各実施形態では、全画素にモニタ用のフォトダイオード１２Ｂを設けた場合について説明したが、全画素に設けなくてもよく、モニタ用のフォトダイオード１２Ｂが同一の繰り返しパターンで配置されていればよい。例えば図１２に示すように、２×２画素の４画素の領域で見ると、２つのモニタ用のフォトダイオード１２Ｂが斜めに配置されており、このパターンが４画素毎に繰り返されている。このような場合でも、回路が同一の繰り返しパターンとなっているか否かを判定する自動面検において異常と判定されてしまうのを防ぐことができる。
【００８４】
また、上記各実施の形態では、間接変換方式の放射線検出装置１０に本発明を適用した場合について説明したが、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放射線検出素子に適用してもよい。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。
【００８５】
また、上記各実施の形態では、Ｘ線を検出することにより画像を検出する放射線画像撮影装置１００に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、検出対象とする放射線は、Ｘ線や可視光、ガンマ線、粒子線等いずれであってもよい。
【００８６】
その他、上記実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００の構成、及び放射線検出装置１０の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８７】
３ 信号配線
４ ＴＦＴスイッチ（スイッチング素子）
１０ 放射線検出装置
１２Ａ フォトダイオード（画像用放射線検出素子）
１２Ｂ フォトダイオード（モニタ用放射線検出素子）
２０ 画素
１０１ 走査配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め定めた放射線検出領域に均一に配置され、被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像用電気信号をスイッチング素子を介して信号配線に出力する複数の画像用放射線検出素子と、
前記複数の画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して配置されると共に、前記予め定めた放射線検出領域に均一に且つ予め定めた繰り返しパターンで配置され、前記被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じたモニタ用電気信号を配線に直接出力する複数のモニタ用放射線検出素子と、
を備えた放射線検出装置。
【請求項２】
全ての前記画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して前記モニタ用放射線検出素子が配置された
請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記モニタ用放射線検出素子から出力された前記モニタ用電気信号を検出するモニタ用電気信号検出手段を備え、前記配線は、前記モニタ用放射線検出素子と前記モニタ用電気信号検出手段とを接続する専用配線である
請求項１又は請求項２記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記配線は、前記信号配線である
請求項１又は請求項２記載の放射線検出装置。
【請求項５】
隣接する前記モニタ用放射線検出素子を一つの信号配線に接続した
請求項４記載の放射線検出装置。
【請求項１】
予め定めた放射線検出領域に均一に配置され、被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じた画像用電気信号をスイッチング素子を介して信号配線に出力する複数の画像用放射線検出素子と、
前記複数の画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して配置されると共に、前記予め定めた放射線検出領域に均一に且つ予め定めた繰り返しパターンで配置され、前記被写体に照射された放射線を検出し、検出した放射線に応じたモニタ用電気信号を配線に直接出力する複数のモニタ用放射線検出素子と、
を備えた放射線検出装置。
【請求項２】
全ての前記画像用放射線検出素子のそれぞれに隣接して前記モニタ用放射線検出素子が配置された
請求項１記載の放射線検出装置。
【請求項３】
前記モニタ用放射線検出素子から出力された前記モニタ用電気信号を検出するモニタ用電気信号検出手段を備え、前記配線は、前記モニタ用放射線検出素子と前記モニタ用電気信号検出手段とを接続する専用配線である
請求項１又は請求項２記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記配線は、前記信号配線である
請求項１又は請求項２記載の放射線検出装置。
【請求項５】
隣接する前記モニタ用放射線検出素子を一つの信号配線に接続した
請求項４記載の放射線検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１６４７４５（Ｐ２０１２−１６４７４５Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２７３７（Ｐ２０１１−２２７３７）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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