放射線画像撮影装置
【課題】放射線検出素子を微細に形成した場合でも放射線検出素子の集光率を向上させることが可能な放射線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線画像撮影装置１は、走査線５と信号線６により区画された各小領域ｒに設けられた放射線検出素子７ごとに設けられ、放射線検出素子７の第１電極７ａにソース電極８ｓが接続され、信号線６にドレイン電極８ｄが接続されたＴＦＴからなるスイッチ手段８を備え、ＴＦＴからなるスイッチ手段８は、放射線検出素子７同士の間の部分に設けられた走査線５上に形成され、走査線５自体がスイッチ手段８のゲート電極８ｇとされている。
【解決手段】放射線画像撮影装置１は、走査線５と信号線６により区画された各小領域ｒに設けられた放射線検出素子７ごとに設けられ、放射線検出素子７の第１電極７ａにソース電極８ｓが接続され、信号線６にドレイン電極８ｄが接続されたＴＦＴからなるスイッチ手段８を備え、ＴＦＴからなるスイッチ手段８は、放射線検出素子７同士の間の部分に設けられた走査線５上に形成され、走査線５自体がスイッチ手段８のゲート電極８ｇとされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、交差するように配設された走査線と信号線で区画された各領域に放射線検出素子が設けられた放射線画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
病気診断等を目的として、Ｘ線画像に代表される放射線を用いて撮影された放射線画像が広く用いられている。こうした医療用の放射線画像は、従来から銀塩フィルム等のスクリーンフィルムを用いて撮影されていたが、放射線画像のデジタル化を図るため、輝尽性蛍光体シートを内蔵したＣＲ（Computed Radiography）カセッテを用いた撮影方法が開発された。
【０００３】
しかし、ＣＲカセッテでは、撮影を終了するごとにＣＲカセッテを専用の画像読取装置に挿入して輝尽性蛍光体シートから画像データを読み出す処理が必要になる等の不便さがあった。そこで、最近では、照射された放射線を、二次元状に配置された放射線検出素子で検出し、放射線検出素子から読み出した電荷を画像データとして取得する放射線画像撮影装置が開発されている（例えば特許文献１、２等参照）。
【０００４】
このタイプの放射線画像撮影装置はＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られている。そして、このような放射線画像撮影装置としては、照射されたＸ線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換された電磁波のエネルギーに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。
【０００５】
なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。
【０００６】
そして、放射線画像撮影装置は、従来、支持台等と一体的に形成されていたが（例えば特許文献３参照）、近年、放射線検出素子等を筐体内に収納して持ち運びできるようにした可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている（例えば特許文献４、５参照）。
【０００７】
ところで、このような放射線画像撮影装置では、撮影された放射線画像を医師等が見た場合に、従来の銀塩フィルム等を用いて撮影された高精細な放射線画像と同様の高精細さで放射線画像を撮影できることが要求される。そのため、個々の放射線検出素子を微細に形成することが求められる。
【０００８】
しかし、放射線検出素子を微細に形成すると、個々の放射線検出素子に入射する放射線の線量、或いは、放射線画像撮影装置に照射された放射線がシンチレータで変換された電磁波が個々の放射線検出素子に到達する電磁波の光量が少なくなる。そして、入射する放射線の線量や電磁波の光量が少なくなると、個々の放射線検出素子から読み出される画像データのＳ／Ｎ比が低下し易くなる。
【０００９】
そこで、放射線検出素子を微細に形成する中で、できるだけ放射線検出素子の集光率を高めて光感度を向上させるために（すなわち画像データのＳ／Ｎ比を向上させるために）、個々の放射線検出素子の集光面積をできるだけ大きくすることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１３３８３７号公報
【特許文献２】特開２００９−２１９５３８号公報
【特許文献３】特開平９−７３１４４号公報
【特許文献４】特開２００６−０５８１２４号公報
【特許文献５】特開平６−３４２０９９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、例えば特許文献１、２に記載された放射線画像撮影装置におけるフォトダイオード等の放射線検出素子では、例えば図１９の拡大図に示すように、放射線検出素子ＰＤの一部が切り欠かれた状態に形成される。そして、その部分に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）等からなるスイッチ手段（図中ではＴＦＴと記載）が設けられている。なお、図１９において、Ｌｇは走査線、Ｌｓは信号線、Ｌｂはバイアス線を表す。
【００１２】
そのため、放射線検出素子ＰＤの一部が切り欠かれている分だけ放射線検出素子ＰＤの集光面積が小さくなり、集光率が低下してしまう。そして、そのため、画像データのＳ／Ｎ比が低下してしまう。
【００１３】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線検出素子を微細に形成した場合でも放射線検出素子の集光率を向上させることが可能な放射線画像撮影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】
【００１４】
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線により区画された各小領域ごとに設けられた放射線検出素子と、
前記各放射線検出素子ごとに設けられ、前記放射線検出素子の第１電極にソース電極が接続され、前記信号線にドレイン電極が接続された薄膜トランジスタからなるスイッチ手段と、
を備える基板と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記薄膜トランジスタからなるスイッチ手段は、前記放射線検出素子同士の間の部分に設けられた前記走査線上に形成され、前記走査線自体が前記スイッチ手段のゲート電極とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、スイッチ手段であるＴＦＴを、放射線検出素子同士の間の部分に設けられた走査線上に形成し、走査線自体がＴＦＴのゲート電極とされるように構成した。そのため、放射線検出素子を、図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤのように一部が切り欠かれた状態に形成せず、一部が切り欠かれていない矩形状の形状に形成しても、基板上にＴＦＴを形成することが可能となる。
【００１６】
そのため、少なくとも図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤに構成する場合に比べて、放射線検出素子が大きくなるように構成することが可能となる。そして、放射線検出素子を微細に形成する場合でも、放射線検出素子の集光面積を大きくすることが可能となり、集光率を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、このように放射線検出素子の集光率が向上されるため、放射線検出素子の光感度を向上させることが可能となり、放射線検出素子から読み出される画像データのＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】各実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図３】放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。
【図４】フレキシブル回路基板やＰＣＢ基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。
【図５】放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。
【図６】検出部を構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【図７】各放射線検出素子のリセット処理における電荷リセット用スイッチやＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図８】画像データの読み出し処理における電荷リセット用スイッチ、パルス信号、ＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図９】図４に示した基板の検出部の拡大図である。
【図１０】図９におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図１１】各放射線検出素子の集光面積が大きくなるように構成された実際の基板の検出部の拡大図である。
【図１２】ＴＦＴを介して各放射線検出素子からリークした各電荷がリークデータとして読み出されることを説明する図である。
【図１３】リークデータの読み出し処理における電荷リセット用スイッチやＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図１４】読み出されるリークデータを時系列的にプロットしたグラフである。
【図１５】放射線画像撮影前にリークデータの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理を交互に行うように構成した場合の電荷リセット用スイッチ、パルス信号、ＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図１６】第２の実施形態における基板の検出部の拡大図である。
【図１７】図１６におけるＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【図１８】第１の実施形態に第２の実施形態を適用した場合の基板の検出部の拡大図である。
【図１９】スイッチ手段を設けるために放射線検出素子の一部が切り欠かれた従来の場合の基板の検出部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
なお、以下では、放射線画像撮影装置として、シンチレータ等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置について説明する．しかし、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。また、放射線画像撮影装置がいわゆる可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された、いわゆる専用機型の放射線画像撮影装置に対しても適用される。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体状のハウジング２内にシンチレータ３や基板４等で構成されるセンサパネルＳＰが収納されている。
【００２２】
本実施形態では、筐体２のうち、放射線入射面Ｒを有する中空の角筒状のハウジング本体部２Ａは、放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されており、ハウジング本体部２Ａの両側の開口部を蓋部材２Ｂ、２Ｃで閉塞することで筐体２が形成されている。
【００２３】
また、筐体２の一方側の蓋部材２Ｂには、電源スイッチ３７や切替スイッチ３８、コネクタ３９、バッテリ状態や放射線画像撮影装置１の稼働状態等を表示するＬＥＤ等で構成されたインジケータ４０等が配置されている。
【００２４】
図示を省略するが、コネクタ３９は、例えば、ケーブルが接続されることにより外部装置との間で信号やデータの送受信等の処理を行うことができるようになっている。また、図示を省略するが、例えば筐体２の反対側の蓋部材２Ｃ等に、アンテナ装置４１（後述する図５参照）が、例えば蓋部材２Ｃに埋め込む等して設けられており、アンテナ装置４１も放射線画像撮影装置１の通信手段として機能するようになっている。
【００２５】
図２に示すように、筐体２の内部には、基板４の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台３１が配置され、基台３１には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３やバッテリ２４等が取り付けられている。また、基板４やシンチレータ３の放射線入射面Ｒ側には、それらを保護するためのガラス基板３４が配設されている。また、本実施形態では、センサパネルＳＰと筐体２の側面との間に、それらがぶつかり合うことを防止するための緩衝材３５が設けられている。
【００２６】
シンチレータ３は、基板４の後述する検出部Ｐに対向する位置に設けられるようになっている。本実施形態では、シンチレータ３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。
【００２７】
基板４は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図３に示すように、基板４のシンチレータ３に対向する側の面４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。そして、基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒには、放射線検出素子７がそれぞれ設けられている。
【００２８】
このように、走査線５と信号線６で区画された各小領域ｒに二次元状に配列された複数の放射線検出素子７が設けられた小領域ｒの全体、すなわち図３に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。
【００２９】
放射線検出素子７は、放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面Ｒから放射線が入射し、シンチレータ３で放射線から変換された可視光等の電磁波が照射されると、その内部で電子正孔対を発生させる。放射線検出素子７は、このようにして、照射された放射線（本実施形態ではシンチレータ３で放射線から変換された電磁波）を電荷に変換するようになっている。
【００３０】
なお、本実施形態では、放射線検出素子７としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。また、本実施形態に係る放射線検出素子７の構成等については、後で詳しく説明する。
【００３１】
本実施形態では、図３に示すように、それぞれ列状に配置された複数の放射線検出素子７に１本のバイアス線９が接続されており、各バイアス線９はそれぞれ信号線６に平行に配設されている。また、各バイアス線９は、基板４の検出部Ｐの外側の位置で結線１０に結束されている。
【００３２】
また、本実施形態では、各走査線５や各信号線６、バイアス線９の結線１０は、それぞれ基板４の端縁部付近に設けられた入出力端子（パッドともいう。）１１に接続されている。
【００３３】
各入出力端子１１には、図４に示すように、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂを構成するゲートＩＣ１５ｃ等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板（Chip On Film等ともいう。）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。
【００３４】
そして、フレキシブル回路基板１２は、基板４の裏面４ｂ側に引き回され、裏面４ｂ側で前述したＰＣＢ基板３３に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置１のセンサパネルＳＰが形成されている。なお、図４では、電子部品３２等の図示が省略されている。
【００３５】
ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図５は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の等価回路を表すブロック図であり、図６は検出部Ｐを構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【００３６】
基板４の検出部Ｐの各放射線検出素子７は、その第２電極７ｂにそれぞれバイアス線９が接続されており、各バイアス線９は結線１０に結束されてバイアス電源１４に接続されている。バイアス電源１４は、結線１０および各バイアス線９を介して各放射線検出素子７の第２電極７ｂにそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。
【００３７】
図５や図６に示すように、本実施形態では、バイアス電源１４からは、放射線検出素子７の第２電極７ｂにバイアス線９を介してバイアス電圧として放射線検出素子７の第１電極７ａ側にかかる電圧以下の電圧、すなわちいわゆる逆バイアス電圧が印加されるようになっている。
【００３８】
また、各放射線検出素子７の第１電極７ａは、それぞれスイッチ手段であるＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。また、図５では、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇが走査線５に接続されているように記載されているが、後で説明するように、本実施形態では、ＴＦＴ８は走査線５上に形成されており、走査線５自体がＴＦＴ８のゲート電極８ｇとなるように構成されている。
【００３９】
そして、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５から走査線５すなわちゲート電極８ｇにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極８ｓやドレイン電極８ｄを介して放射線検出素子７内に蓄積されている電荷を信号線６に放出させるようになっている。
【００４０】
また、ＴＦＴ８は、走査線５すなわちゲート電極８ｇにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子７から信号線６への電荷の放出を停止して、放射線検出素子７内に電荷を蓄積させるようになっている。
【００４１】
走査駆動手段１５は、配線１５ｄを介してゲートドライバ１５ｂにオン電圧とオフ電圧を供給する電源回路１５ａと、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧の間で切り替えて各ＴＦＴ８のオン状態とオフ状態とを切り替えるゲートドライバ１５ｂとを備えている。
【００４２】
各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に内蔵された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。読み出し回路１７は、増幅回路１８と相関二重サンプリング回路１９等で構成されている。読み出しＩＣ１６内には、さらに、アナログマルチプレクサ２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。なお、図５や図６中では、相関二重サンプリング回路１９はＣＤＳと表記されている。また、図６中では、アナログマルチプレクサ２１は省略されている。
【００４３】
本実施形態では、増幅回路１８は、オペアンプ１８ａと、オペアンプ１８ａにそれぞれ並列にコンデンサ１８ｂおよび電荷リセット用スイッチ１８ｃが接続され、オペアンプ１８ａ等に電力を供給する電源供給部１８ｄを備えたチャージアンプ回路で構成されている。そして、増幅回路１８のオペアンプ１８ａの入力側の反転入力端子には信号線６が接続されている。
【００４４】
また、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃは、後述する制御手段２２によりオン／オフが制御されるようになっている。また、オペアンプ１８ａと相関二重サンプリング回路１９との間には、電荷リセット用スイッチ１８ｃと連動して開閉するスイッチ１８ｅが設けられており、スイッチ１８ｅは、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン／オフ動作と連動してオフ／オン動作するようになっている。
【００４５】
放射線画像撮影装置１で、各放射線検出素子７内に残存する電荷を除去するための各放射線検出素子７のリセット処理を行う際には、図７に示すように、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態（およびスイッチ１８ｅがオフ状態）とされた状態で、各ＴＦＴ８がオン状態とされる。
【００４６】
すると、オン状態とされた各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７から電荷が信号線６に放出され、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃを通過して、オペアンプ１８ａの出力端子側からオペアンプ１８ａ内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部１８ｄに流れ出す。このようにして、各放射線検出素子７のリセット処理が行われるようになっている。
【００４７】
一方、各放射線検出素子７からの画像データＤの読み出し処理の際には、図８に示すように、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフ状態（およびスイッチ１８ｅがオン状態）とされた状態で、オン状態とされた各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７から電荷が信号線６に放出されると、電荷が増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積される。
【００４８】
そして、増幅回路１８では、コンデンサ１８ｂに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ１８ａの出力側から出力されるようになっており、増幅回路１８により、各放射線検出素子７から流出した電荷が電荷電圧変換されるようになっている。
【００４９】
そして、増幅回路１８の出力側に設けられた相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９は、各放射線検出素子７から電荷が流出する前に制御手段２２からパルス信号Ｓｐ１（図８参照）が送信されると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持する。また、その後、上記のように各放射線検出素子７から流出した電荷が増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積された後に制御手段２２からパルス信号Ｓｐ２が送信されると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持する。
【００５０】
そして、相関二重サンプリング回路１９は、２回目のパルス信号Ｓｐ２で電圧値Ｖfiを保持すると、電圧値の差分Ｖfi−Ｖinを算出し、算出した差分Ｖfi−Ｖinをアナログ値の画像データＤとして下流側に出力するようになっている。
【００５１】
相関二重サンプリング回路１９から出力された各放射線検出素子７の画像データＤは、アナログマルチプレクサ２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信され、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値の画像データＤに変換されて記憶手段２３に出力されて順次保存されるようになっている。
【００５２】
制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。また、図５等に示すように、制御手段２２には、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）等で構成される記憶手段２３が接続されている。
【００５３】
また、本実施形態では、制御手段２２には、前述したアンテナ装置４１が接続されており、さらに、検出部Ｐや走査駆動手段１５、読み出し回路１７、記憶手段２３、バイアス電源１４等の各部材に電力を供給するためのバッテリ２４が接続されている。また、バッテリ２４には、図示しない充電装置からバッテリ２４に電力を供給してバッテリ２４を充電する際の接続端子２５が取り付けられている。
【００５４】
前述したように、制御手段２２は、走査駆動手段１５や読み出し回路１７等を制御して画像データＤの読み出し処理や各放射線検出素子７のリセット処理等を行わせたり、アンテナ装置４１やコネクタ３９（図１参照）を制御して外部装置との間で信号やデータ等の送受信を行わせたりするなど、放射線画像撮影装置１の各機能部の動作を制御するようになっている。
【００５５】
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の放射線検出素子７やスイッチ手段であるＴＦＴ８等の構成等について説明する。
【００５６】
図９は、図４に示した本実施形態の基板の検出部の拡大図であり、図１０は、図９におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【００５７】
なお、図９や図１０では、図示が省略されているが、放射線検出素子７の図９では手前側、図１０では図中上側にシンチレータ３（図２参照）が設けられている。また、シンチレータ３の図９ではさらに手前側、図１０では図中のさらに上側に放射線画像撮影装置１の放射線入射面（図１、図２参照）が配置されている。また、以下では、図９や図１０では図示しないシンチレータ３側、すなわち図９ではより手前側、図１０では図中のより上側を「上方」や「上側」等として説明する。
【００５８】
本実施形態では、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、放射線検出素子７同士の間の部分に設けられた走査線５上に形成されており、走査線５自体がＴＦＴ８のゲート電極８ｇとされている。
【００５９】
具体的には、基板４の面４ａ上には、ＡｌやＣｒ等からなる走査線５が積層されて形成されている。そして、基板４の面４ａ上および走査線５上には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる絶縁層４ｂが積層されており、絶縁層４ｂにより基板４の面４ａや走査線５が被覆されている。
【００６０】
走査線５上にＴＦＴ８が形成されている部分では、上記の絶縁層４ｂがゲート絶縁層８１として機能するようになっている。また、この部分では、走査線５自体が、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇになっている。
【００６１】
ゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分には、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層８２が設けられている。そして、半導体層８２の上方に、導電体Ａを介して放射線検出素子７の第１電極７ａと電気的に接続されたＴＦＴ８のソース電極８ｓと、信号線６（図９参照）と一体的に形成されるＴＦＴ８のドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。
【００６２】
ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる第１パッシベーション層８３によって分割されている。第１パッシベーション層８３は、さらに両電極８ｓ、８ｄや絶縁層４ｂ等を上側から被覆している。
【００６３】
また、半導体層８２とＴＦＴ８のソース電極８ｓやドレイン電極８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層８４ａ、８４ｂがそれぞれ積層されている。
【００６４】
本実施形態では、以上のようにして、走査線５上にＴＦＴ８が形成されている。なお、信号線６は、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄと一体的に、絶縁層４ｂ上にＡｌやＣｒ等が積層されて形成されている。そのため、本実施形態では、信号線６は、スイッチ手段であるＴＦＴ８が形成された絶縁層４ｂと同じ絶縁層４ｂ上に形成されている。
【００６５】
一方、本実施形態では、ＴＦＴ８や基板４の上方、すなわち第１パッシベーション層８３の上方に、アクリル樹脂等が積層されており、ＴＦＴ８等の表面の凹凸を平坦化するための平坦化層４ｃが設けられている。
【００６６】
本実施形態では、この平坦化層４ｃにより、基板４上に少なくとも２つの層が形成されるようになっている。そして、走査線５やＴＦＴ８は、上記のように、平坦化層４ｃの下側の層、すなわち図９や図１０では図示を省略した放射線入射面Ｒやシンチレータ３から遠い側の層（以下、下層という。）上に形成される。
【００６７】
また、本実施形態では、放射線検出素子７は、平坦化層４ｃの上側の層、すなわち放射線入射面Ｒやシンチレータ３に近い側の層（以下、上層という。）上に形成されるようになっている。
【００６８】
具体的には、放射線検出素子７の第１電極７ａが、平坦化層４ａ上にＡｌやＣｒ、Ｍｏ等が積層されて形成されている。なお、前述したように、第１電極７ａは、平坦化層４ａを貫通する導電体Ａを介してＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。
【００６９】
第１電極７ａの上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層７１や、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるｉ層７２、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層７３が、下方から順に積層されて形成されている。
【００７０】
そして、放射線画像撮影装置１の放射線入射面Ｒから放射線が入射し、シンチレータ３で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が上方から照射されると、電磁波は放射線検出素子７のｉ層７２に到達する。そして、電磁波がｉ層７２に到達すると、ｉ層７２内で電子正孔対が発生する。放射線検出素子７は、このようにして、照射された放射線がシンチレータ３で変換されて照射された電磁波を電荷に変換するようになっている。
【００７１】
また、ｐ層７３の上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の導電性酸化物等からなる透明電極とされた第２電極７ｂが積層されて形成されている。本実施形態では、このように、放射線検出素子７の第２電極７ｂが、第１電極７ａよりもシンチレータ３や放射線入射面Ｒに近い側に設けられている。そして、シンチレータ３から照射された電磁波が、透明電極である第２電極７ｂを透過してｉ層７２等に到達するようになっている。
【００７２】
本実施形態では、以上のようにして放射線検出素子７が形成されている。なお、ｐ層７３、ｉ層７２、ｎ層７１の積層の順番は上下逆であってもよい。また、本実施形態では、放射線検出素子７として、上記のようにｐ層７３、ｉ層７２、ｎ層７１の順に積層されて形成されたいわゆるｐｉｎ型の放射線検出素子を用いる場合が説明されているが、これに限定されない。
【００７３】
本実施形態では、放射線検出素子７は、図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤのように一部が切り欠かれた状態にはなっておらず、図９に示したように、一部が切り欠かれていない矩形状の形状に形成される。
【００７４】
なお、図９や後述する図１８では、放射線検出素子７と走査線５、信号線６等が区別して見えるように表現したが、実際には、例えば図１１に示すように、各放射線検出素子７の集光面積が可能な限り大きくなるように構成される。ただし、放射線検出素子７同士が接触することはなく、放射線検出素子７同士の間に間隙が設けられるように構成される。
【００７５】
本実施形態では、図１０に示すように、平坦化層４ｃの上方の、放射線検出素子７同士の間の部分、すなわち走査線５上に形成されたＴＦＴ８の上方の部分には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる第２パッシベーション層４ｄが積層されている。本実施形態では、第２パッシベーション層４ｄは、放射線検出素子７同士の間の部分だけでなく、放射線検出素子７の第２電極７ｂの周縁部にかかるように積層されている。
【００７６】
そして、第２パッシベーション層４ｄのさらに上方には、アクリル樹脂等の透明な絶縁層４ｅが積層されている。そして、絶縁層４ｅは、放射線検出素子７の第２電極７ｂよりも若干上側に盛り上がるように積層されており、絶縁層４ｅも放射線検出素子７の第２電極７ｂの周縁部にかかるように積層されている。
【００７７】
また、図９に示すように、放射線検出素子７の第２電極７ｂの上面には、上記のように第２電極７ｂを介して放射線検出素子７に逆バイアス電圧を印加するバイアス線９が接続されている。なお、図１０では図示を省略するが、本実施形態では、バイアス線９は、放射線検出素子７の間の部分に盛り上げられた絶縁層４ｅの部分では、絶縁層４ｅの上面に沿うように配設されている。
【００７８】
なお、図１０等では図示を省略したが、第２パッシベーション層４ｄや絶縁層４ｅ、放射線検出素子７の第２電極７ｂ、バイアス線９等の上方に、さらに窒化シリコン等を積層してパッシベーション層を形成したり、或いはアクリル樹脂等を積層して第２の平坦化層を形成するように構成することも可能である。
【００７９】
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の作用について説明する。本実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、図１０に示したように、スイッチ手段であるＴＦＴ８が、放射線検出素子７同士の間の部分に設けられた走査線５自体がゲート電極８ｇになるように、走査線５上に形成されている。
【００８０】
そのため、放射線検出素子７を、図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤのように一部が切り欠かれた状態に形成せず、図９や図１１に示したように、一部が切り欠かれていない矩形状の形状に形成しても、基板４上にスイッチ手段としてのＴＦＴ８を形成することが可能となる。
【００８１】
そのため、本実施形態に係る放射線検出素子７は、少なくとも図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤに構成する場合に比べて、第２電極７ｂや変換層であるｉ層７２（図１０参照）が大きくなるように構成することが可能となる。そのため、放射線検出素子７の集光面積を大きくすることが可能となり、集光率を向上させることが可能となる。
【００８２】
また、本実施形態では、上記のように、走査線５やスイッチ手段であるＴＦＴ８を、基板４の、装置の放射線入射面Ｒ（図１等参照）から遠い側の層上すなわち下層上に形成し、放射線検出素子７を、基板４の、装置の放射線入射面Ｒに近い側の層上すなわち上層上に形成するように構成した。このように構成すれば、ＴＦＴ８と放射線検出素子７とが互いに異なる層上に形成されるため、互いに干渉しあうことがなくなる。
【００８３】
そのため、走査線５が放射線検出素子７同士の間の部分に設けられ、かつ、ＴＦＴ８が走査線５上に形成されている状態が維持される限りにおいて、矩形状の放射線検出素子７を可能な限り大きくするように構成することが可能となる。そのため、放射線検出素子７の集光面積をより大きくすることが可能となり、集光率をさらに向上させることが可能となる。
【００８４】
さらに、本実施形態のように、信号線６をスイッチ手段であるＴＦＴ８が形成された下層と同じ下層上に形成すれば、信号線６が形成されている層と、放射線検出素子７が形成されている層が異なる層になる。
【００８５】
そのため、このように構成すれば、放射線検出素子７と信号線６とが互いに干渉しあうこともなくなり、矩形状の放射線検出素子７をより大きく構成することが可能となる。そのため、放射線検出素子７の集光面積をさらに大きくすることが可能となり、集光率をさらに向上させることが可能となる。
【００８６】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、スイッチ手段であるＴＦＴ８を、放射線検出素子７同士の間の部分に設けられた走査線５上に形成し、走査線５自体がＴＦＴ８のゲート電極８ｇとされるように構成した。
【００８７】
そのため、放射線検出素子７を、図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤのように一部が切り欠かれた状態に形成せず、図９や図１１に示したように、一部が切り欠かれていない矩形状の形状に形成しても、基板４上にスイッチ手段としてのＴＦＴ８を形成することが可能となる。
【００８８】
そのため、本実施形態に係る放射線検出素子７は、少なくとも図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤに構成する場合に比べて、第２電極７ｂや変換層であるｉ層７２（図１０参照）が大きくなるように構成することが可能となる。そして、前述したように、放射線検出素子７を微細に形成する場合でも、放射線検出素子７の集光面積を大きくすることが可能となり、集光率を向上させることが可能となる。
【００８９】
また、このように放射線検出素子７の集光率が向上されるため、放射線検出素子７の光感度を向上させることが可能となり、放射線検出素子７から読み出される画像データのＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【００９０】
なお、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、上記のように、走査線５上にＴＦＴ８が形成されるため、走査線５にＴＦＴ形成用の分岐等を設けなくてもよい。そのため、上記のように構成することで、放射線画像撮影装置１の製造工程における基板４への走査線５の配線等をより容易に行うことが可能となるといったメリットもある。
【００９１】
また、上記のように構成することのもう１つの重要なメリットについて、以下説明する。
【００９２】
本実施形態では、各放射線検出素子７は、前述したように、基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒにそれぞれ設けられている（図３や図９、図１１参照）。そして、上記のように、ＴＦＴ８は、走査線５上に、走査線５自体をゲート電極８ｇとして形成されている（図９、図１０参照）。
【００９３】
そのため、基板４の面４ａをシンチレータ３や放射線入射面Ｒ側（すなわち図９では図の手前側、図１０では図中上側）から見た場合、本実施形態では、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、放射線検出素子７とそれに隣接する放射線検出素子７との間の部分に設けられる状態になっている。つまり、ＴＦＴ８の上側の部分には、放射線検出素子７が形成されていない。
【００９４】
また、本実施形態では、ＴＦＴ８の上方には、アクリル樹脂等からなる透明な平坦化層４ｃや絶縁層４ｅが積層されており、第２パッシベーション層４ｄも窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等で形成されていて透明である。そのため、シンチレータ３からの電磁波が、放射線検出素子７により遮断されずにＴＦＴ８に直接到達する。
【００９５】
このように、本実施形態では、スイッチ手段であるＴＦＴ８のシンチレータ３側すなわち上側には、シンチレータ３からの電磁波が遮光される遮光材（放射線検出素子７やそれ以外の遮光材を含む。）が設けられていない。
【００９６】
通常、このような場合、例えば特開２０１０−０８０６３５号公報等にも記載されているように、スイッチ手段であるＴＦＴ８にシンチレータ３からの電磁波が照射されると、ＴＦＴ８への光照射によるリーク電流が増加する。そして、それを防止するために、ＴＦＴ８のシンチレータ３側に、遮光性メタルを主体とする合金や積層膜等からなる遮光材が設けられる。
【００９７】
或いは、例えば特開２００７−４９１２４号公報に記載されているように、スイッチ手段であるＴＦＴ８を、放射線検出素子７の下側に設けるように構成される。すなわち、シンチレータ３からの電磁波を放射線検出素子７で受光し、その下側のＴＦＴ８には電磁波が照射されないように構成される。
【００９８】
しかし、本実施形態では、上記のように、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、放射線検出素子７同士の間に設けた走査線５上に形成される。そして、スイッチ手段であるＴＦＴ８のシンチレータ３側に遮光材や放射線検出素子７を設けず、シンチレータ３から照射された電磁波がＴＦＴ８に直接到達するように構成される。このように構成することのメリットは、以下の通りである。
【００９９】
放射線画像撮影装置１と、放射線画像撮影装置１に放射線を照射する放射線源を備える放射線発生装置との間でインターフェースを構築することができないような場合、放射線発生装置は、放射線画像撮影装置１に対して放射線源から放射線を照射させても、そのことを放射線画像撮影装置１に伝達することができない。そのため、放射線画像撮影装置１自体で放射線源から放射線が照射されたことを検出するように構成することが必要となる。
【０１００】
この場合、放射線画像撮影装置１自体で放射線が照射されたことを検出する手法としては、種々の手法が開発されているが（例えば前述した特許文献２参照）、例えば、上記の場合には問題となっていた、ＴＦＴ８にシンチレータ３からの電磁波が照射されるとＴＦＴ８を介するリーク電流が増加する現象を逆に利用して、上記の検出を行うように構成することができる。
【０１０１】
上記のように、ＴＦＴ８を介して放射線検出素子７から電荷ｑがリークする場合、例えば図１２に示すように、読み出し回路１７（図６等参照）の増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに、当該読み出し回路１７が接続されている信号線６に接続されている各放射線検出素子７から各ＴＦＴ８を介してリークした電荷ｑの合計の電荷が蓄積される。
【０１０２】
そして、その際に、読み出し回路１７を駆動させると、各放射線検出素子７から各ＴＦＴ８を介してリークした電荷ｑの合計値の電荷に相当するデータが読み出される。以下、このデータを、リークデータｄleakという。
【０１０３】
すなわち、リークデータｄleakとは、図１２に示すように、各走査線５にオフ電圧を印加した状態で、オフ状態になっている各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークする電荷ｑの信号線６ごとの合計値に相当するデータである。
【０１０４】
そして、リークデータｄleakの読み出し処理では、図７に示した各放射線検出素子７のリセット処理や図８に示した画像データＤの読み出し処理の場合と異なり、図１３に示すように、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加して各ＴＦＴ８をオフ状態とした状態で、制御手段２２から各読み出し回路１７の相関二重サンプリング回路１９（図７、８のＣＤＳ参照）にパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２が送信される。
【０１０５】
相関二重サンプリング回路１９は、前述した画像データＤの読み出し処理の場合と同様に、制御手段２２からパルス信号Ｓｐ１が送信されると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持する。
【０１０６】
そして、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークする電荷ｑが蓄積されると、増幅回路１８から出力される電圧値が上昇する。そして、制御手段２２からパルス信号Ｓｐ２が送信されると、相関二重サンプリング回路１９は、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持する。
【０１０７】
相関二重サンプリング回路１９が電圧値の差分Ｖfi−Ｖinを算出して出力した値が、リークデータｄleakとなる。リークデータｄleakが、その後、Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値に変換されることは、前述した画像データＤの読み出し処理の場合と同様である。リークデータｄleakの読み出し処理は、以上のようにして行われる。
【０１０８】
このようなリークデータｄleakの読み出し処理を、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されて行われる放射線画像撮影の前から繰り返し行うように構成する。
【０１０９】
そして、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始されると、シンチレータ３（図２参照）で放射線から変換された電磁波が、各ＴＦＴ８に照射される。すると、前述したように、各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークする電荷ｑ（図１２参照）がそれぞれ増加する。
【０１１０】
そのため、読み出されたリークデータｄleakを時系列的にプロットすると、例えば図１４に示すように、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始された時点で読み出されたリークデータｄleakが、それ以前に読み出されたリークデータｄleakよりも格段に大きな値になる。
【０１１１】
そこで、放射線画像撮影装置１の制御手段２２（図５参照）で、放射線画像撮影前のリークデータｄleakの読み出し処理で読み出されたリークデータｄleakを監視するように構成し、読み出されたリークデータｄleakが、例えば予め設定された所定の閾値ｄleak_th（図１４参照）を越えた時点（図１４の時刻ｔ１参照）で、放射線の照射が開始されたことを検出するように構成することが可能となる。
【０１１２】
このように構成する場合、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、読み出したリークデータｄleakに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出するためのセンサとして機能することになる。
【０１１３】
その際、前述した特開２０１０−０８０６３５号公報等にも記載されているように、スイッチ手段であるＴＦＴ８のシンチレータ３側に遮光材を設けたり、或いは、特開２００７−４９１２４号公報に記載されているように、ＴＦＴ８を放射線検出素子７の下側に設けてシンチレータ３からの電磁波がＴＦＴ８に到達しないように構成すると、ＴＦＴ８を上記のようにセンサとして機能させることができない。
【０１１４】
それに対して、本実施形態のように、スイッチ手段であるＴＦＴ８を、放射線検出素子７同士の間に設けた走査線５上に形成し、ＴＦＴ８にシンチレータ３から照射された電磁波が直接到達するように構成することで、スイッチ手段であるＴＦＴ８を上記のようにセンサとして機能させることが可能となる。
【０１１５】
そのため、放射線画像撮影装置１と放射線発生装置との間でインターフェースを構築できない場合でも、放射線画像撮影装置１自体で放射線源から放射線が照射されたことを的確に検出することが可能となる。上記の本実施形態のように構成すれば、このような重要で且つ有益なメリットを得ることが可能となる。
【０１１６】
なお、図１３に示したように読み出し回路１７等を駆動させてリークデータｄleakの読み出し処理を繰り返し行うように構成すると、走査線５を介して各ＴＦＴ８にオフ電圧が印加された状態が続く。すなわち、各ＴＦＴ８がオフ状態になったままの状態になる。そのため、各放射線検出素子７内で発生した暗電荷が各放射線検出素子７内に蓄積され続ける状態になってしまう。
【０１１７】
そこで、上記のように、放射線画像撮影前に、リークデータｄleakの読み出し処理を繰り返し行うように構成する場合には、例えば図１５に示すように、各走査線５にオフ電圧を印加した状態で行うリークデータｄleakの読み出し処理と、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して行う各放射線検出素子７のリセット処理とを交互に繰り返し行うように構成することが望ましい。
【０１１８】
［第２の実施の形態］
放射線検出素子７の集光面積を大きくし、集光率を向上させるという観点から見た場合、例えば図９や図１１に示したように、Ａｌ等の金属で形成されたバイアス線９が、放射線検出素子７の第２電極７ｂ上を通過する状態で第２電極７ｂに接続されていると、バイアス線９が通過する部分では、シンチレータ３から照射された電磁波がバイアス線９で遮蔽される。
【０１１９】
そのため、放射線検出素子７の第２電極７ｂに到達する電磁波の光量が減り、その分、放射線検出素子７の集光面積が小さくなり、集光率が低下することになる。
【０１２０】
そこで、このバイアス線９による遮蔽を回避するために、例えば図１６に示すように、バイアス線９を複数の部分バイアス線９ａに分割するように構成することが可能である。そして、図１６やその断面図である図１７に示すように、各部分バイアス線９ａは、隣接する放射線検出素子７の第２電極７ｂの各縁部にそれぞれ接続されており、これらの隣接する放射線検出素子７の第２電極７ｂ同士を電気的に接続するように構成される。
【０１２１】
このように構成すると、バイアス電源１４（図５参照）から結線１０を介して供給された逆バイアス電圧は、各部分バイアス線９ａと各放射線検出素子７の各第２電極７ｂとを通って伝播する。そのため、各部分バイアス線９ａと各放射線検出素子７の各第２電極７ｂとを通って伝播した逆バイアス電圧が、各放射線検出素子７の各第２電極７ｂにそれぞれ印加される状態になる。
【０１２２】
本実施形態では、このように、各放射線検出素子７の第２電極７ｂを、逆バイアス電圧を印加する対象としてのみならず、バイアス線９の一部として活用することで、各放射線検出素子７に逆バイアス電圧をそれぞれ印加するようになっている。
【０１２３】
例えば図１９に示した従来のバイアス線Ｌｂの設け方、すなわち、１本のバイアス線Ｌｂを列状に並ぶ各放射線検出素子ＰＤの第２電極に接続する場合、上記のように、Ａｌ等の金属で形成されたバイアス線Ｌｂにより放射線検出素子ＰＤの第２電極が遮蔽される面積が大きくなる。
【０１２４】
それに対して、図１６等に示した本実施形態のように、バイアス線９が分割されて形成された部分バイアス線９ａを、隣接する放射線検出素子７の第２電極７ｂの各縁部にそれぞれ接続するように構成することにより、Ａｌ等の金属で形成された部分バイアス線９ａにより放射線検出素子７の第２電極７ｂが遮蔽される面積をより小さくすることが可能となる。
【０１２５】
このように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、Ａｌ等の金属で形成された部分バイアス線９ａにより放射線検出素子７の第２電極７ｂが遮蔽される面積をより小さくすることができるため、放射線検出素子７の集光面積をより大きくすることが可能となる。
【０１２６】
そのため、放射線検出素子７の集光率が向上されるため、放射線検出素子７の光感度を向上させることが可能となり、放射線検出素子７から読み出される画像データのＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【０１２７】
なお、図１６等では、図１９に示した従来の放射線検出素子７等においてバイアス線９を分割して形成した部分バイアス線９ａを各放射線検出素子７の第２電極７ｂに接続する場合を示したが、図１８に示すように、上記の第１の実施形態で説明したように構成された各放射線検出素子７の第２電極７ｂに部分バイアス線９ａを接続するように構成することも可能である。
【０１２８】
すなわち、第１の実施形態に第２の実施形態を適用することも可能である。そして、このように構成すれば、第１の実施形態において、放射線検出素子７の集光面積をさらに大きくすることが可能となり、放射線検出素子７の集光率をさらに向上させることが可能となる。
【０１２９】
なお、その場合、前述したように、スイッチ手段であるＴＦＴ８を、読み出したリークデータｄleakに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出するためのセンサとして機能させるように構成する場合には、各部分バイアス線９ａが、ＴＦＴ８の上側以外の位置、すなわちＴＦＴ８の、シンチレータ３や放射線入射面Ｒ側の位置以外の位置で、隣接する放射線検出素子７の第２電極７ｂの各縁部にそれぞれ接続されることが望ましい。
【０１３０】
このように構成すれば、Ａｌ等の金属で形成された部分バイアス線９ａによりスイッチ手段であるＴＦＴ８が遮蔽されることが防止される。そのため、ＴＦＴ８にシンチレータ３からの電磁波が確実に照射されるようになり、スイッチ手段であるＴＦＴ８が、上記のセンサとして的確に機能するようになる。
【０１３１】
また、上記の第１の実施形態や第２の実施形態について、その効果をより的確に発揮させるために種々の変形や改良を加えることは可能であり、適宜行われる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 放射線画像撮影装置
３ シンチレータ
４ 基板
５ 走査線
６ 信号線
７ 放射線検出素子
７ａ 第１電極
７ｂ 第２電極
８ ＴＦＴ（スイッチ手段）
８ｄ ドレイン電極
８ｇ ゲート電極
８ｓ ソース電極
９ バイアス線
９ａ 部分バイアス線
１４ バイアス電源
１５ 走査駆動手段
１７ 読み出し回路
２２ 制御手段
Ｄ 画像データ
ｄleak リークデータ
ｑ リークした電荷
Ｒ 放射線入射面
ｒ 小領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、交差するように配設された走査線と信号線で区画された各領域に放射線検出素子が設けられた放射線画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
病気診断等を目的として、Ｘ線画像に代表される放射線を用いて撮影された放射線画像が広く用いられている。こうした医療用の放射線画像は、従来から銀塩フィルム等のスクリーンフィルムを用いて撮影されていたが、放射線画像のデジタル化を図るため、輝尽性蛍光体シートを内蔵したＣＲ（Computed Radiography）カセッテを用いた撮影方法が開発された。
【０００３】
しかし、ＣＲカセッテでは、撮影を終了するごとにＣＲカセッテを専用の画像読取装置に挿入して輝尽性蛍光体シートから画像データを読み出す処理が必要になる等の不便さがあった。そこで、最近では、照射された放射線を、二次元状に配置された放射線検出素子で検出し、放射線検出素子から読み出した電荷を画像データとして取得する放射線画像撮影装置が開発されている（例えば特許文献１、２等参照）。
【０００４】
このタイプの放射線画像撮影装置はＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られている。そして、このような放射線画像撮影装置としては、照射されたＸ線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換された電磁波のエネルギーに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。
【０００５】
なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。
【０００６】
そして、放射線画像撮影装置は、従来、支持台等と一体的に形成されていたが（例えば特許文献３参照）、近年、放射線検出素子等を筐体内に収納して持ち運びできるようにした可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている（例えば特許文献４、５参照）。
【０００７】
ところで、このような放射線画像撮影装置では、撮影された放射線画像を医師等が見た場合に、従来の銀塩フィルム等を用いて撮影された高精細な放射線画像と同様の高精細さで放射線画像を撮影できることが要求される。そのため、個々の放射線検出素子を微細に形成することが求められる。
【０００８】
しかし、放射線検出素子を微細に形成すると、個々の放射線検出素子に入射する放射線の線量、或いは、放射線画像撮影装置に照射された放射線がシンチレータで変換された電磁波が個々の放射線検出素子に到達する電磁波の光量が少なくなる。そして、入射する放射線の線量や電磁波の光量が少なくなると、個々の放射線検出素子から読み出される画像データのＳ／Ｎ比が低下し易くなる。
【０００９】
そこで、放射線検出素子を微細に形成する中で、できるだけ放射線検出素子の集光率を高めて光感度を向上させるために（すなわち画像データのＳ／Ｎ比を向上させるために）、個々の放射線検出素子の集光面積をできるだけ大きくすることが必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１３３８３７号公報
【特許文献２】特開２００９−２１９５３８号公報
【特許文献３】特開平９−７３１４４号公報
【特許文献４】特開２００６−０５８１２４号公報
【特許文献５】特開平６−３４２０９９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、例えば特許文献１、２に記載された放射線画像撮影装置におけるフォトダイオード等の放射線検出素子では、例えば図１９の拡大図に示すように、放射線検出素子ＰＤの一部が切り欠かれた状態に形成される。そして、その部分に薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）等からなるスイッチ手段（図中ではＴＦＴと記載）が設けられている。なお、図１９において、Ｌｇは走査線、Ｌｓは信号線、Ｌｂはバイアス線を表す。
【００１２】
そのため、放射線検出素子ＰＤの一部が切り欠かれている分だけ放射線検出素子ＰＤの集光面積が小さくなり、集光率が低下してしまう。そして、そのため、画像データのＳ／Ｎ比が低下してしまう。
【００１３】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線検出素子を微細に形成した場合でも放射線検出素子の集光率を向上させることが可能な放射線画像撮影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】
【００１４】
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線により区画された各小領域ごとに設けられた放射線検出素子と、
前記各放射線検出素子ごとに設けられ、前記放射線検出素子の第１電極にソース電極が接続され、前記信号線にドレイン電極が接続された薄膜トランジスタからなるスイッチ手段と、
を備える基板と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記薄膜トランジスタからなるスイッチ手段は、前記放射線検出素子同士の間の部分に設けられた前記走査線上に形成され、前記走査線自体が前記スイッチ手段のゲート電極とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、スイッチ手段であるＴＦＴを、放射線検出素子同士の間の部分に設けられた走査線上に形成し、走査線自体がＴＦＴのゲート電極とされるように構成した。そのため、放射線検出素子を、図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤのように一部が切り欠かれた状態に形成せず、一部が切り欠かれていない矩形状の形状に形成しても、基板上にＴＦＴを形成することが可能となる。
【００１６】
そのため、少なくとも図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤに構成する場合に比べて、放射線検出素子が大きくなるように構成することが可能となる。そして、放射線検出素子を微細に形成する場合でも、放射線検出素子の集光面積を大きくすることが可能となり、集光率を向上させることが可能となる。
【００１７】
また、このように放射線検出素子の集光率が向上されるため、放射線検出素子の光感度を向上させることが可能となり、放射線検出素子から読み出される画像データのＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】各実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図３】放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。
【図４】フレキシブル回路基板やＰＣＢ基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。
【図５】放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。
【図６】検出部を構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【図７】各放射線検出素子のリセット処理における電荷リセット用スイッチやＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図８】画像データの読み出し処理における電荷リセット用スイッチ、パルス信号、ＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図９】図４に示した基板の検出部の拡大図である。
【図１０】図９におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図１１】各放射線検出素子の集光面積が大きくなるように構成された実際の基板の検出部の拡大図である。
【図１２】ＴＦＴを介して各放射線検出素子からリークした各電荷がリークデータとして読み出されることを説明する図である。
【図１３】リークデータの読み出し処理における電荷リセット用スイッチやＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図１４】読み出されるリークデータを時系列的にプロットしたグラフである。
【図１５】放射線画像撮影前にリークデータの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理を交互に行うように構成した場合の電荷リセット用スイッチ、パルス信号、ＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図１６】第２の実施形態における基板の検出部の拡大図である。
【図１７】図１６におけるＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【図１８】第１の実施形態に第２の実施形態を適用した場合の基板の検出部の拡大図である。
【図１９】スイッチ手段を設けるために放射線検出素子の一部が切り欠かれた従来の場合の基板の検出部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２０】
なお、以下では、放射線画像撮影装置として、シンチレータ等を備え、放射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置について説明する．しかし、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆる直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することができる。また、放射線画像撮影装置がいわゆる可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された、いわゆる専用機型の放射線画像撮影装置に対しても適用される。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体状のハウジング２内にシンチレータ３や基板４等で構成されるセンサパネルＳＰが収納されている。
【００２２】
本実施形態では、筐体２のうち、放射線入射面Ｒを有する中空の角筒状のハウジング本体部２Ａは、放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されており、ハウジング本体部２Ａの両側の開口部を蓋部材２Ｂ、２Ｃで閉塞することで筐体２が形成されている。
【００２３】
また、筐体２の一方側の蓋部材２Ｂには、電源スイッチ３７や切替スイッチ３８、コネクタ３９、バッテリ状態や放射線画像撮影装置１の稼働状態等を表示するＬＥＤ等で構成されたインジケータ４０等が配置されている。
【００２４】
図示を省略するが、コネクタ３９は、例えば、ケーブルが接続されることにより外部装置との間で信号やデータの送受信等の処理を行うことができるようになっている。また、図示を省略するが、例えば筐体２の反対側の蓋部材２Ｃ等に、アンテナ装置４１（後述する図５参照）が、例えば蓋部材２Ｃに埋め込む等して設けられており、アンテナ装置４１も放射線画像撮影装置１の通信手段として機能するようになっている。
【００２５】
図２に示すように、筐体２の内部には、基板４の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台３１が配置され、基台３１には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３やバッテリ２４等が取り付けられている。また、基板４やシンチレータ３の放射線入射面Ｒ側には、それらを保護するためのガラス基板３４が配設されている。また、本実施形態では、センサパネルＳＰと筐体２の側面との間に、それらがぶつかり合うことを防止するための緩衝材３５が設けられている。
【００２６】
シンチレータ３は、基板４の後述する検出部Ｐに対向する位置に設けられるようになっている。本実施形態では、シンチレータ３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。
【００２７】
基板４は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図３に示すように、基板４のシンチレータ３に対向する側の面４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。そして、基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒには、放射線検出素子７がそれぞれ設けられている。
【００２８】
このように、走査線５と信号線６で区画された各小領域ｒに二次元状に配列された複数の放射線検出素子７が設けられた小領域ｒの全体、すなわち図３に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。
【００２９】
放射線検出素子７は、放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面Ｒから放射線が入射し、シンチレータ３で放射線から変換された可視光等の電磁波が照射されると、その内部で電子正孔対を発生させる。放射線検出素子７は、このようにして、照射された放射線（本実施形態ではシンチレータ３で放射線から変換された電磁波）を電荷に変換するようになっている。
【００３０】
なお、本実施形態では、放射線検出素子７としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。また、本実施形態に係る放射線検出素子７の構成等については、後で詳しく説明する。
【００３１】
本実施形態では、図３に示すように、それぞれ列状に配置された複数の放射線検出素子７に１本のバイアス線９が接続されており、各バイアス線９はそれぞれ信号線６に平行に配設されている。また、各バイアス線９は、基板４の検出部Ｐの外側の位置で結線１０に結束されている。
【００３２】
また、本実施形態では、各走査線５や各信号線６、バイアス線９の結線１０は、それぞれ基板４の端縁部付近に設けられた入出力端子（パッドともいう。）１１に接続されている。
【００３３】
各入出力端子１１には、図４に示すように、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂを構成するゲートＩＣ１５ｃ等のチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板（Chip On Film等ともいう。）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。
【００３４】
そして、フレキシブル回路基板１２は、基板４の裏面４ｂ側に引き回され、裏面４ｂ側で前述したＰＣＢ基板３３に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置１のセンサパネルＳＰが形成されている。なお、図４では、電子部品３２等の図示が省略されている。
【００３５】
ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図５は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の等価回路を表すブロック図であり、図６は検出部Ｐを構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【００３６】
基板４の検出部Ｐの各放射線検出素子７は、その第２電極７ｂにそれぞれバイアス線９が接続されており、各バイアス線９は結線１０に結束されてバイアス電源１４に接続されている。バイアス電源１４は、結線１０および各バイアス線９を介して各放射線検出素子７の第２電極７ｂにそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。
【００３７】
図５や図６に示すように、本実施形態では、バイアス電源１４からは、放射線検出素子７の第２電極７ｂにバイアス線９を介してバイアス電圧として放射線検出素子７の第１電極７ａ側にかかる電圧以下の電圧、すなわちいわゆる逆バイアス電圧が印加されるようになっている。
【００３８】
また、各放射線検出素子７の第１電極７ａは、それぞれスイッチ手段であるＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。また、図５では、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇが走査線５に接続されているように記載されているが、後で説明するように、本実施形態では、ＴＦＴ８は走査線５上に形成されており、走査線５自体がＴＦＴ８のゲート電極８ｇとなるように構成されている。
【００３９】
そして、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５から走査線５すなわちゲート電極８ｇにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極８ｓやドレイン電極８ｄを介して放射線検出素子７内に蓄積されている電荷を信号線６に放出させるようになっている。
【００４０】
また、ＴＦＴ８は、走査線５すなわちゲート電極８ｇにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子７から信号線６への電荷の放出を停止して、放射線検出素子７内に電荷を蓄積させるようになっている。
【００４１】
走査駆動手段１５は、配線１５ｄを介してゲートドライバ１５ｂにオン電圧とオフ電圧を供給する電源回路１５ａと、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧の間で切り替えて各ＴＦＴ８のオン状態とオフ状態とを切り替えるゲートドライバ１５ｂとを備えている。
【００４２】
各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に内蔵された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。読み出し回路１７は、増幅回路１８と相関二重サンプリング回路１９等で構成されている。読み出しＩＣ１６内には、さらに、アナログマルチプレクサ２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。なお、図５や図６中では、相関二重サンプリング回路１９はＣＤＳと表記されている。また、図６中では、アナログマルチプレクサ２１は省略されている。
【００４３】
本実施形態では、増幅回路１８は、オペアンプ１８ａと、オペアンプ１８ａにそれぞれ並列にコンデンサ１８ｂおよび電荷リセット用スイッチ１８ｃが接続され、オペアンプ１８ａ等に電力を供給する電源供給部１８ｄを備えたチャージアンプ回路で構成されている。そして、増幅回路１８のオペアンプ１８ａの入力側の反転入力端子には信号線６が接続されている。
【００４４】
また、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃは、後述する制御手段２２によりオン／オフが制御されるようになっている。また、オペアンプ１８ａと相関二重サンプリング回路１９との間には、電荷リセット用スイッチ１８ｃと連動して開閉するスイッチ１８ｅが設けられており、スイッチ１８ｅは、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン／オフ動作と連動してオフ／オン動作するようになっている。
【００４５】
放射線画像撮影装置１で、各放射線検出素子７内に残存する電荷を除去するための各放射線検出素子７のリセット処理を行う際には、図７に示すように、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態（およびスイッチ１８ｅがオフ状態）とされた状態で、各ＴＦＴ８がオン状態とされる。
【００４６】
すると、オン状態とされた各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７から電荷が信号線６に放出され、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃを通過して、オペアンプ１８ａの出力端子側からオペアンプ１８ａ内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部１８ｄに流れ出す。このようにして、各放射線検出素子７のリセット処理が行われるようになっている。
【００４７】
一方、各放射線検出素子７からの画像データＤの読み出し処理の際には、図８に示すように、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフ状態（およびスイッチ１８ｅがオン状態）とされた状態で、オン状態とされた各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７から電荷が信号線６に放出されると、電荷が増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積される。
【００４８】
そして、増幅回路１８では、コンデンサ１８ｂに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ１８ａの出力側から出力されるようになっており、増幅回路１８により、各放射線検出素子７から流出した電荷が電荷電圧変換されるようになっている。
【００４９】
そして、増幅回路１８の出力側に設けられた相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９は、各放射線検出素子７から電荷が流出する前に制御手段２２からパルス信号Ｓｐ１（図８参照）が送信されると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持する。また、その後、上記のように各放射線検出素子７から流出した電荷が増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積された後に制御手段２２からパルス信号Ｓｐ２が送信されると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持する。
【００５０】
そして、相関二重サンプリング回路１９は、２回目のパルス信号Ｓｐ２で電圧値Ｖfiを保持すると、電圧値の差分Ｖfi−Ｖinを算出し、算出した差分Ｖfi−Ｖinをアナログ値の画像データＤとして下流側に出力するようになっている。
【００５１】
相関二重サンプリング回路１９から出力された各放射線検出素子７の画像データＤは、アナログマルチプレクサ２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信され、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値の画像データＤに変換されて記憶手段２３に出力されて順次保存されるようになっている。
【００５２】
制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。また、図５等に示すように、制御手段２２には、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）等で構成される記憶手段２３が接続されている。
【００５３】
また、本実施形態では、制御手段２２には、前述したアンテナ装置４１が接続されており、さらに、検出部Ｐや走査駆動手段１５、読み出し回路１７、記憶手段２３、バイアス電源１４等の各部材に電力を供給するためのバッテリ２４が接続されている。また、バッテリ２４には、図示しない充電装置からバッテリ２４に電力を供給してバッテリ２４を充電する際の接続端子２５が取り付けられている。
【００５４】
前述したように、制御手段２２は、走査駆動手段１５や読み出し回路１７等を制御して画像データＤの読み出し処理や各放射線検出素子７のリセット処理等を行わせたり、アンテナ装置４１やコネクタ３９（図１参照）を制御して外部装置との間で信号やデータ等の送受信を行わせたりするなど、放射線画像撮影装置１の各機能部の動作を制御するようになっている。
【００５５】
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の放射線検出素子７やスイッチ手段であるＴＦＴ８等の構成等について説明する。
【００５６】
図９は、図４に示した本実施形態の基板の検出部の拡大図であり、図１０は、図９におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【００５７】
なお、図９や図１０では、図示が省略されているが、放射線検出素子７の図９では手前側、図１０では図中上側にシンチレータ３（図２参照）が設けられている。また、シンチレータ３の図９ではさらに手前側、図１０では図中のさらに上側に放射線画像撮影装置１の放射線入射面（図１、図２参照）が配置されている。また、以下では、図９や図１０では図示しないシンチレータ３側、すなわち図９ではより手前側、図１０では図中のより上側を「上方」や「上側」等として説明する。
【００５８】
本実施形態では、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、放射線検出素子７同士の間の部分に設けられた走査線５上に形成されており、走査線５自体がＴＦＴ８のゲート電極８ｇとされている。
【００５９】
具体的には、基板４の面４ａ上には、ＡｌやＣｒ等からなる走査線５が積層されて形成されている。そして、基板４の面４ａ上および走査線５上には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる絶縁層４ｂが積層されており、絶縁層４ｂにより基板４の面４ａや走査線５が被覆されている。
【００６０】
走査線５上にＴＦＴ８が形成されている部分では、上記の絶縁層４ｂがゲート絶縁層８１として機能するようになっている。また、この部分では、走査線５自体が、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇになっている。
【００６１】
ゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分には、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層８２が設けられている。そして、半導体層８２の上方に、導電体Ａを介して放射線検出素子７の第１電極７ａと電気的に接続されたＴＦＴ８のソース電極８ｓと、信号線６（図９参照）と一体的に形成されるＴＦＴ８のドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。
【００６２】
ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる第１パッシベーション層８３によって分割されている。第１パッシベーション層８３は、さらに両電極８ｓ、８ｄや絶縁層４ｂ等を上側から被覆している。
【００６３】
また、半導体層８２とＴＦＴ８のソース電極８ｓやドレイン電極８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層８４ａ、８４ｂがそれぞれ積層されている。
【００６４】
本実施形態では、以上のようにして、走査線５上にＴＦＴ８が形成されている。なお、信号線６は、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄと一体的に、絶縁層４ｂ上にＡｌやＣｒ等が積層されて形成されている。そのため、本実施形態では、信号線６は、スイッチ手段であるＴＦＴ８が形成された絶縁層４ｂと同じ絶縁層４ｂ上に形成されている。
【００６５】
一方、本実施形態では、ＴＦＴ８や基板４の上方、すなわち第１パッシベーション層８３の上方に、アクリル樹脂等が積層されており、ＴＦＴ８等の表面の凹凸を平坦化するための平坦化層４ｃが設けられている。
【００６６】
本実施形態では、この平坦化層４ｃにより、基板４上に少なくとも２つの層が形成されるようになっている。そして、走査線５やＴＦＴ８は、上記のように、平坦化層４ｃの下側の層、すなわち図９や図１０では図示を省略した放射線入射面Ｒやシンチレータ３から遠い側の層（以下、下層という。）上に形成される。
【００６７】
また、本実施形態では、放射線検出素子７は、平坦化層４ｃの上側の層、すなわち放射線入射面Ｒやシンチレータ３に近い側の層（以下、上層という。）上に形成されるようになっている。
【００６８】
具体的には、放射線検出素子７の第１電極７ａが、平坦化層４ａ上にＡｌやＣｒ、Ｍｏ等が積層されて形成されている。なお、前述したように、第１電極７ａは、平坦化層４ａを貫通する導電体Ａを介してＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。
【００６９】
第１電極７ａの上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層７１や、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるｉ層７２、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層７３が、下方から順に積層されて形成されている。
【００７０】
そして、放射線画像撮影装置１の放射線入射面Ｒから放射線が入射し、シンチレータ３で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が上方から照射されると、電磁波は放射線検出素子７のｉ層７２に到達する。そして、電磁波がｉ層７２に到達すると、ｉ層７２内で電子正孔対が発生する。放射線検出素子７は、このようにして、照射された放射線がシンチレータ３で変換されて照射された電磁波を電荷に変換するようになっている。
【００７１】
また、ｐ層７３の上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の導電性酸化物等からなる透明電極とされた第２電極７ｂが積層されて形成されている。本実施形態では、このように、放射線検出素子７の第２電極７ｂが、第１電極７ａよりもシンチレータ３や放射線入射面Ｒに近い側に設けられている。そして、シンチレータ３から照射された電磁波が、透明電極である第２電極７ｂを透過してｉ層７２等に到達するようになっている。
【００７２】
本実施形態では、以上のようにして放射線検出素子７が形成されている。なお、ｐ層７３、ｉ層７２、ｎ層７１の積層の順番は上下逆であってもよい。また、本実施形態では、放射線検出素子７として、上記のようにｐ層７３、ｉ層７２、ｎ層７１の順に積層されて形成されたいわゆるｐｉｎ型の放射線検出素子を用いる場合が説明されているが、これに限定されない。
【００７３】
本実施形態では、放射線検出素子７は、図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤのように一部が切り欠かれた状態にはなっておらず、図９に示したように、一部が切り欠かれていない矩形状の形状に形成される。
【００７４】
なお、図９や後述する図１８では、放射線検出素子７と走査線５、信号線６等が区別して見えるように表現したが、実際には、例えば図１１に示すように、各放射線検出素子７の集光面積が可能な限り大きくなるように構成される。ただし、放射線検出素子７同士が接触することはなく、放射線検出素子７同士の間に間隙が設けられるように構成される。
【００７５】
本実施形態では、図１０に示すように、平坦化層４ｃの上方の、放射線検出素子７同士の間の部分、すなわち走査線５上に形成されたＴＦＴ８の上方の部分には、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる第２パッシベーション層４ｄが積層されている。本実施形態では、第２パッシベーション層４ｄは、放射線検出素子７同士の間の部分だけでなく、放射線検出素子７の第２電極７ｂの周縁部にかかるように積層されている。
【００７６】
そして、第２パッシベーション層４ｄのさらに上方には、アクリル樹脂等の透明な絶縁層４ｅが積層されている。そして、絶縁層４ｅは、放射線検出素子７の第２電極７ｂよりも若干上側に盛り上がるように積層されており、絶縁層４ｅも放射線検出素子７の第２電極７ｂの周縁部にかかるように積層されている。
【００７７】
また、図９に示すように、放射線検出素子７の第２電極７ｂの上面には、上記のように第２電極７ｂを介して放射線検出素子７に逆バイアス電圧を印加するバイアス線９が接続されている。なお、図１０では図示を省略するが、本実施形態では、バイアス線９は、放射線検出素子７の間の部分に盛り上げられた絶縁層４ｅの部分では、絶縁層４ｅの上面に沿うように配設されている。
【００７８】
なお、図１０等では図示を省略したが、第２パッシベーション層４ｄや絶縁層４ｅ、放射線検出素子７の第２電極７ｂ、バイアス線９等の上方に、さらに窒化シリコン等を積層してパッシベーション層を形成したり、或いはアクリル樹脂等を積層して第２の平坦化層を形成するように構成することも可能である。
【００７９】
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の作用について説明する。本実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、図１０に示したように、スイッチ手段であるＴＦＴ８が、放射線検出素子７同士の間の部分に設けられた走査線５自体がゲート電極８ｇになるように、走査線５上に形成されている。
【００８０】
そのため、放射線検出素子７を、図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤのように一部が切り欠かれた状態に形成せず、図９や図１１に示したように、一部が切り欠かれていない矩形状の形状に形成しても、基板４上にスイッチ手段としてのＴＦＴ８を形成することが可能となる。
【００８１】
そのため、本実施形態に係る放射線検出素子７は、少なくとも図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤに構成する場合に比べて、第２電極７ｂや変換層であるｉ層７２（図１０参照）が大きくなるように構成することが可能となる。そのため、放射線検出素子７の集光面積を大きくすることが可能となり、集光率を向上させることが可能となる。
【００８２】
また、本実施形態では、上記のように、走査線５やスイッチ手段であるＴＦＴ８を、基板４の、装置の放射線入射面Ｒ（図１等参照）から遠い側の層上すなわち下層上に形成し、放射線検出素子７を、基板４の、装置の放射線入射面Ｒに近い側の層上すなわち上層上に形成するように構成した。このように構成すれば、ＴＦＴ８と放射線検出素子７とが互いに異なる層上に形成されるため、互いに干渉しあうことがなくなる。
【００８３】
そのため、走査線５が放射線検出素子７同士の間の部分に設けられ、かつ、ＴＦＴ８が走査線５上に形成されている状態が維持される限りにおいて、矩形状の放射線検出素子７を可能な限り大きくするように構成することが可能となる。そのため、放射線検出素子７の集光面積をより大きくすることが可能となり、集光率をさらに向上させることが可能となる。
【００８４】
さらに、本実施形態のように、信号線６をスイッチ手段であるＴＦＴ８が形成された下層と同じ下層上に形成すれば、信号線６が形成されている層と、放射線検出素子７が形成されている層が異なる層になる。
【００８５】
そのため、このように構成すれば、放射線検出素子７と信号線６とが互いに干渉しあうこともなくなり、矩形状の放射線検出素子７をより大きく構成することが可能となる。そのため、放射線検出素子７の集光面積をさらに大きくすることが可能となり、集光率をさらに向上させることが可能となる。
【００８６】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、スイッチ手段であるＴＦＴ８を、放射線検出素子７同士の間の部分に設けられた走査線５上に形成し、走査線５自体がＴＦＴ８のゲート電極８ｇとされるように構成した。
【００８７】
そのため、放射線検出素子７を、図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤのように一部が切り欠かれた状態に形成せず、図９や図１１に示したように、一部が切り欠かれていない矩形状の形状に形成しても、基板４上にスイッチ手段としてのＴＦＴ８を形成することが可能となる。
【００８８】
そのため、本実施形態に係る放射線検出素子７は、少なくとも図１９に示した従来の放射線検出素子ＰＤに構成する場合に比べて、第２電極７ｂや変換層であるｉ層７２（図１０参照）が大きくなるように構成することが可能となる。そして、前述したように、放射線検出素子７を微細に形成する場合でも、放射線検出素子７の集光面積を大きくすることが可能となり、集光率を向上させることが可能となる。
【００８９】
また、このように放射線検出素子７の集光率が向上されるため、放射線検出素子７の光感度を向上させることが可能となり、放射線検出素子７から読み出される画像データのＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【００９０】
なお、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、上記のように、走査線５上にＴＦＴ８が形成されるため、走査線５にＴＦＴ形成用の分岐等を設けなくてもよい。そのため、上記のように構成することで、放射線画像撮影装置１の製造工程における基板４への走査線５の配線等をより容易に行うことが可能となるといったメリットもある。
【００９１】
また、上記のように構成することのもう１つの重要なメリットについて、以下説明する。
【００９２】
本実施形態では、各放射線検出素子７は、前述したように、基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒにそれぞれ設けられている（図３や図９、図１１参照）。そして、上記のように、ＴＦＴ８は、走査線５上に、走査線５自体をゲート電極８ｇとして形成されている（図９、図１０参照）。
【００９３】
そのため、基板４の面４ａをシンチレータ３や放射線入射面Ｒ側（すなわち図９では図の手前側、図１０では図中上側）から見た場合、本実施形態では、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、放射線検出素子７とそれに隣接する放射線検出素子７との間の部分に設けられる状態になっている。つまり、ＴＦＴ８の上側の部分には、放射線検出素子７が形成されていない。
【００９４】
また、本実施形態では、ＴＦＴ８の上方には、アクリル樹脂等からなる透明な平坦化層４ｃや絶縁層４ｅが積層されており、第２パッシベーション層４ｄも窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等で形成されていて透明である。そのため、シンチレータ３からの電磁波が、放射線検出素子７により遮断されずにＴＦＴ８に直接到達する。
【００９５】
このように、本実施形態では、スイッチ手段であるＴＦＴ８のシンチレータ３側すなわち上側には、シンチレータ３からの電磁波が遮光される遮光材（放射線検出素子７やそれ以外の遮光材を含む。）が設けられていない。
【００９６】
通常、このような場合、例えば特開２０１０−０８０６３５号公報等にも記載されているように、スイッチ手段であるＴＦＴ８にシンチレータ３からの電磁波が照射されると、ＴＦＴ８への光照射によるリーク電流が増加する。そして、それを防止するために、ＴＦＴ８のシンチレータ３側に、遮光性メタルを主体とする合金や積層膜等からなる遮光材が設けられる。
【００９７】
或いは、例えば特開２００７−４９１２４号公報に記載されているように、スイッチ手段であるＴＦＴ８を、放射線検出素子７の下側に設けるように構成される。すなわち、シンチレータ３からの電磁波を放射線検出素子７で受光し、その下側のＴＦＴ８には電磁波が照射されないように構成される。
【００９８】
しかし、本実施形態では、上記のように、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、放射線検出素子７同士の間に設けた走査線５上に形成される。そして、スイッチ手段であるＴＦＴ８のシンチレータ３側に遮光材や放射線検出素子７を設けず、シンチレータ３から照射された電磁波がＴＦＴ８に直接到達するように構成される。このように構成することのメリットは、以下の通りである。
【００９９】
放射線画像撮影装置１と、放射線画像撮影装置１に放射線を照射する放射線源を備える放射線発生装置との間でインターフェースを構築することができないような場合、放射線発生装置は、放射線画像撮影装置１に対して放射線源から放射線を照射させても、そのことを放射線画像撮影装置１に伝達することができない。そのため、放射線画像撮影装置１自体で放射線源から放射線が照射されたことを検出するように構成することが必要となる。
【０１００】
この場合、放射線画像撮影装置１自体で放射線が照射されたことを検出する手法としては、種々の手法が開発されているが（例えば前述した特許文献２参照）、例えば、上記の場合には問題となっていた、ＴＦＴ８にシンチレータ３からの電磁波が照射されるとＴＦＴ８を介するリーク電流が増加する現象を逆に利用して、上記の検出を行うように構成することができる。
【０１０１】
上記のように、ＴＦＴ８を介して放射線検出素子７から電荷ｑがリークする場合、例えば図１２に示すように、読み出し回路１７（図６等参照）の増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに、当該読み出し回路１７が接続されている信号線６に接続されている各放射線検出素子７から各ＴＦＴ８を介してリークした電荷ｑの合計の電荷が蓄積される。
【０１０２】
そして、その際に、読み出し回路１７を駆動させると、各放射線検出素子７から各ＴＦＴ８を介してリークした電荷ｑの合計値の電荷に相当するデータが読み出される。以下、このデータを、リークデータｄleakという。
【０１０３】
すなわち、リークデータｄleakとは、図１２に示すように、各走査線５にオフ電圧を印加した状態で、オフ状態になっている各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークする電荷ｑの信号線６ごとの合計値に相当するデータである。
【０１０４】
そして、リークデータｄleakの読み出し処理では、図７に示した各放射線検出素子７のリセット処理や図８に示した画像データＤの読み出し処理の場合と異なり、図１３に示すように、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加して各ＴＦＴ８をオフ状態とした状態で、制御手段２２から各読み出し回路１７の相関二重サンプリング回路１９（図７、８のＣＤＳ参照）にパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２が送信される。
【０１０５】
相関二重サンプリング回路１９は、前述した画像データＤの読み出し処理の場合と同様に、制御手段２２からパルス信号Ｓｐ１が送信されると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持する。
【０１０６】
そして、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークする電荷ｑが蓄積されると、増幅回路１８から出力される電圧値が上昇する。そして、制御手段２２からパルス信号Ｓｐ２が送信されると、相関二重サンプリング回路１９は、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持する。
【０１０７】
相関二重サンプリング回路１９が電圧値の差分Ｖfi−Ｖinを算出して出力した値が、リークデータｄleakとなる。リークデータｄleakが、その後、Ａ／Ｄ変換器２０でデジタル値に変換されることは、前述した画像データＤの読み出し処理の場合と同様である。リークデータｄleakの読み出し処理は、以上のようにして行われる。
【０１０８】
このようなリークデータｄleakの読み出し処理を、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されて行われる放射線画像撮影の前から繰り返し行うように構成する。
【０１０９】
そして、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始されると、シンチレータ３（図２参照）で放射線から変換された電磁波が、各ＴＦＴ８に照射される。すると、前述したように、各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークする電荷ｑ（図１２参照）がそれぞれ増加する。
【０１１０】
そのため、読み出されたリークデータｄleakを時系列的にプロットすると、例えば図１４に示すように、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が開始された時点で読み出されたリークデータｄleakが、それ以前に読み出されたリークデータｄleakよりも格段に大きな値になる。
【０１１１】
そこで、放射線画像撮影装置１の制御手段２２（図５参照）で、放射線画像撮影前のリークデータｄleakの読み出し処理で読み出されたリークデータｄleakを監視するように構成し、読み出されたリークデータｄleakが、例えば予め設定された所定の閾値ｄleak_th（図１４参照）を越えた時点（図１４の時刻ｔ１参照）で、放射線の照射が開始されたことを検出するように構成することが可能となる。
【０１１２】
このように構成する場合、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、読み出したリークデータｄleakに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出するためのセンサとして機能することになる。
【０１１３】
その際、前述した特開２０１０−０８０６３５号公報等にも記載されているように、スイッチ手段であるＴＦＴ８のシンチレータ３側に遮光材を設けたり、或いは、特開２００７−４９１２４号公報に記載されているように、ＴＦＴ８を放射線検出素子７の下側に設けてシンチレータ３からの電磁波がＴＦＴ８に到達しないように構成すると、ＴＦＴ８を上記のようにセンサとして機能させることができない。
【０１１４】
それに対して、本実施形態のように、スイッチ手段であるＴＦＴ８を、放射線検出素子７同士の間に設けた走査線５上に形成し、ＴＦＴ８にシンチレータ３から照射された電磁波が直接到達するように構成することで、スイッチ手段であるＴＦＴ８を上記のようにセンサとして機能させることが可能となる。
【０１１５】
そのため、放射線画像撮影装置１と放射線発生装置との間でインターフェースを構築できない場合でも、放射線画像撮影装置１自体で放射線源から放射線が照射されたことを的確に検出することが可能となる。上記の本実施形態のように構成すれば、このような重要で且つ有益なメリットを得ることが可能となる。
【０１１６】
なお、図１３に示したように読み出し回路１７等を駆動させてリークデータｄleakの読み出し処理を繰り返し行うように構成すると、走査線５を介して各ＴＦＴ８にオフ電圧が印加された状態が続く。すなわち、各ＴＦＴ８がオフ状態になったままの状態になる。そのため、各放射線検出素子７内で発生した暗電荷が各放射線検出素子７内に蓄積され続ける状態になってしまう。
【０１１７】
そこで、上記のように、放射線画像撮影前に、リークデータｄleakの読み出し処理を繰り返し行うように構成する場合には、例えば図１５に示すように、各走査線５にオフ電圧を印加した状態で行うリークデータｄleakの読み出し処理と、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して行う各放射線検出素子７のリセット処理とを交互に繰り返し行うように構成することが望ましい。
【０１１８】
［第２の実施の形態］
放射線検出素子７の集光面積を大きくし、集光率を向上させるという観点から見た場合、例えば図９や図１１に示したように、Ａｌ等の金属で形成されたバイアス線９が、放射線検出素子７の第２電極７ｂ上を通過する状態で第２電極７ｂに接続されていると、バイアス線９が通過する部分では、シンチレータ３から照射された電磁波がバイアス線９で遮蔽される。
【０１１９】
そのため、放射線検出素子７の第２電極７ｂに到達する電磁波の光量が減り、その分、放射線検出素子７の集光面積が小さくなり、集光率が低下することになる。
【０１２０】
そこで、このバイアス線９による遮蔽を回避するために、例えば図１６に示すように、バイアス線９を複数の部分バイアス線９ａに分割するように構成することが可能である。そして、図１６やその断面図である図１７に示すように、各部分バイアス線９ａは、隣接する放射線検出素子７の第２電極７ｂの各縁部にそれぞれ接続されており、これらの隣接する放射線検出素子７の第２電極７ｂ同士を電気的に接続するように構成される。
【０１２１】
このように構成すると、バイアス電源１４（図５参照）から結線１０を介して供給された逆バイアス電圧は、各部分バイアス線９ａと各放射線検出素子７の各第２電極７ｂとを通って伝播する。そのため、各部分バイアス線９ａと各放射線検出素子７の各第２電極７ｂとを通って伝播した逆バイアス電圧が、各放射線検出素子７の各第２電極７ｂにそれぞれ印加される状態になる。
【０１２２】
本実施形態では、このように、各放射線検出素子７の第２電極７ｂを、逆バイアス電圧を印加する対象としてのみならず、バイアス線９の一部として活用することで、各放射線検出素子７に逆バイアス電圧をそれぞれ印加するようになっている。
【０１２３】
例えば図１９に示した従来のバイアス線Ｌｂの設け方、すなわち、１本のバイアス線Ｌｂを列状に並ぶ各放射線検出素子ＰＤの第２電極に接続する場合、上記のように、Ａｌ等の金属で形成されたバイアス線Ｌｂにより放射線検出素子ＰＤの第２電極が遮蔽される面積が大きくなる。
【０１２４】
それに対して、図１６等に示した本実施形態のように、バイアス線９が分割されて形成された部分バイアス線９ａを、隣接する放射線検出素子７の第２電極７ｂの各縁部にそれぞれ接続するように構成することにより、Ａｌ等の金属で形成された部分バイアス線９ａにより放射線検出素子７の第２電極７ｂが遮蔽される面積をより小さくすることが可能となる。
【０１２５】
このように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、Ａｌ等の金属で形成された部分バイアス線９ａにより放射線検出素子７の第２電極７ｂが遮蔽される面積をより小さくすることができるため、放射線検出素子７の集光面積をより大きくすることが可能となる。
【０１２６】
そのため、放射線検出素子７の集光率が向上されるため、放射線検出素子７の光感度を向上させることが可能となり、放射線検出素子７から読み出される画像データのＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【０１２７】
なお、図１６等では、図１９に示した従来の放射線検出素子７等においてバイアス線９を分割して形成した部分バイアス線９ａを各放射線検出素子７の第２電極７ｂに接続する場合を示したが、図１８に示すように、上記の第１の実施形態で説明したように構成された各放射線検出素子７の第２電極７ｂに部分バイアス線９ａを接続するように構成することも可能である。
【０１２８】
すなわち、第１の実施形態に第２の実施形態を適用することも可能である。そして、このように構成すれば、第１の実施形態において、放射線検出素子７の集光面積をさらに大きくすることが可能となり、放射線検出素子７の集光率をさらに向上させることが可能となる。
【０１２９】
なお、その場合、前述したように、スイッチ手段であるＴＦＴ８を、読み出したリークデータｄleakに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出するためのセンサとして機能させるように構成する場合には、各部分バイアス線９ａが、ＴＦＴ８の上側以外の位置、すなわちＴＦＴ８の、シンチレータ３や放射線入射面Ｒ側の位置以外の位置で、隣接する放射線検出素子７の第２電極７ｂの各縁部にそれぞれ接続されることが望ましい。
【０１３０】
このように構成すれば、Ａｌ等の金属で形成された部分バイアス線９ａによりスイッチ手段であるＴＦＴ８が遮蔽されることが防止される。そのため、ＴＦＴ８にシンチレータ３からの電磁波が確実に照射されるようになり、スイッチ手段であるＴＦＴ８が、上記のセンサとして的確に機能するようになる。
【０１３１】
また、上記の第１の実施形態や第２の実施形態について、その効果をより的確に発揮させるために種々の変形や改良を加えることは可能であり、適宜行われる。
【符号の説明】
【０１３２】
１ 放射線画像撮影装置
３ シンチレータ
４ 基板
５ 走査線
６ 信号線
７ 放射線検出素子
７ａ 第１電極
７ｂ 第２電極
８ ＴＦＴ（スイッチ手段）
８ｄ ドレイン電極
８ｇ ゲート電極
８ｓ ソース電極
９ バイアス線
９ａ 部分バイアス線
１４ バイアス電源
１５ 走査駆動手段
１７ 読み出し回路
２２ 制御手段
Ｄ 画像データ
ｄleak リークデータ
ｑ リークした電荷
Ｒ 放射線入射面
ｒ 小領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線により区画された各小領域ごとに設けられた放射線検出素子と、
前記各放射線検出素子ごとに設けられ、前記放射線検出素子の第１電極にソース電極が接続され、前記信号線にドレイン電極が接続された薄膜トランジスタからなるスイッチ手段と、
を備える基板と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記薄膜トランジスタからなるスイッチ手段は、前記放射線検出素子同士の間の部分に設けられた前記走査線上に形成され、前記走査線自体が前記スイッチ手段のゲート電極とされていることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
少なくとも前記走査線および前記スイッチ手段は、前記基板の、装置の放射線入射面から遠い側の層上に形成され、
前記放射線検出素子は、前記基板の、装置の放射線入射面に近い側の層上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記信号線は、前記スイッチ手段が形成された前記層と同じ層上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記基板より装置の放射線入射面に近い側にシンチレータを備え、
前記スイッチ手段は、照射された放射線が前記シンチレータで変換された電磁波が前記放射線検出素子により遮断されずに到達する位置に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記スイッチ手段の前記シンチレータ側には、前記シンチレータからの前記電磁波が遮光される遮光材が設けられないことを特徴とする請求項４に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記スイッチ手段は、前記制御手段が、放射線画像撮影前に前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加して前記各スイッチ手段をオフ状態とした状態で前記読み出し回路に読み出し動作を行わせて、前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理を繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出するためのセンサとして機能するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記第１電極よりも装置の放射線入射面に近い側に設けられた前記放射線検出素子の第２電極に接続されたバイアス線と、
前記バイアス線を介して前記放射線検出素子に逆バイアス電圧を印加するバイアス電源と、
を備え、
前記バイアス線は、複数の部分バイアス線に分割されており、
前記部分バイアス線は、隣接する前記放射線検出素子の前記第２電極の各縁部にそれぞれ接続されていて、当該隣接する放射線検出素子の前記第２電極同士を電気的に接続しており、
前記バイアス電源から、前記各部分バイアス線と前記各放射線検出素子の各第２電極とを介して、前記各放射線検出素子にそれぞれ逆バイアス電圧が印加されるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
前記各部分バイアス線は、前記スイッチ手段の、装置の放射線入射面側の位置以外の位置で、前記隣接する放射線検出素子の第２電極の各縁部にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項７に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１】
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、
前記走査線と前記信号線により区画された各小領域ごとに設けられた放射線検出素子と、
前記各放射線検出素子ごとに設けられ、前記放射線検出素子の第１電極にソース電極が接続され、前記信号線にドレイン電極が接続された薄膜トランジスタからなるスイッチ手段と、
を備える基板と、
オン電圧を印加する前記各走査線を切り替えながら前記各走査線にオン電圧を順次印加する走査駆動手段と、
前記信号線に接続され、前記放射線検出素子から放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記薄膜トランジスタからなるスイッチ手段は、前記放射線検出素子同士の間の部分に設けられた前記走査線上に形成され、前記走査線自体が前記スイッチ手段のゲート電極とされていることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
少なくとも前記走査線および前記スイッチ手段は、前記基板の、装置の放射線入射面から遠い側の層上に形成され、
前記放射線検出素子は、前記基板の、装置の放射線入射面に近い側の層上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記信号線は、前記スイッチ手段が形成された前記層と同じ層上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記基板より装置の放射線入射面に近い側にシンチレータを備え、
前記スイッチ手段は、照射された放射線が前記シンチレータで変換された電磁波が前記放射線検出素子により遮断されずに到達する位置に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記スイッチ手段の前記シンチレータ側には、前記シンチレータからの前記電磁波が遮光される遮光材が設けられないことを特徴とする請求項４に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記スイッチ手段は、前記制御手段が、放射線画像撮影前に前記走査駆動手段から全ての前記走査線にオフ電圧を印加して前記各スイッチ手段をオフ状態とした状態で前記読み出し回路に読み出し動作を行わせて、前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子からリークした前記電荷をリークデータに変換するリークデータの読み出し処理を繰り返し行わせ、読み出した前記リークデータに基づいて放射線の照射が開始されたことを検出するためのセンサとして機能するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記第１電極よりも装置の放射線入射面に近い側に設けられた前記放射線検出素子の第２電極に接続されたバイアス線と、
前記バイアス線を介して前記放射線検出素子に逆バイアス電圧を印加するバイアス電源と、
を備え、
前記バイアス線は、複数の部分バイアス線に分割されており、
前記部分バイアス線は、隣接する前記放射線検出素子の前記第２電極の各縁部にそれぞれ接続されていて、当該隣接する放射線検出素子の前記第２電極同士を電気的に接続しており、
前記バイアス電源から、前記各部分バイアス線と前記各放射線検出素子の各第２電極とを介して、前記各放射線検出素子にそれぞれ逆バイアス電圧が印加されるように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
前記各部分バイアス線は、前記スイッチ手段の、装置の放射線入射面側の位置以外の位置で、前記隣接する放射線検出素子の第２電極の各縁部にそれぞれ接続されていることを特徴とする請求項７に記載の放射線画像撮影装置。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−１８２３４６（Ｐ２０１２−１８２３４６Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４４８５３（Ｐ２０１１−４４８５３）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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