JP2002040145A - X線検出器 - Google Patents

X線検出器

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JP2002040145A
JP2002040145A JP2000223414A JP2000223414A JP2002040145A JP 2002040145 A JP2002040145 A JP 2002040145A JP 2000223414 A JP2000223414 A JP 2000223414A JP 2000223414 A JP2000223414 A JP 2000223414A JP 2002040145 A JP2002040145 A JP 2002040145A
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ray
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Hiroshi Inoue
啓史 井上
Wataru Miyamoto
渉 宮本
Toru Nakayama
徹 中山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像信号のデータ処理時間の増大を最小限に
抑え、画像の拡大操作をしても画質低下を起こさないX
線検出器を提供する。 【解決手段】 X線検出器のアクティブマトリックス基
板21の画素電極14の密度を、中央部に位置する部分
を高くし、周辺部に位置する画素電極14の密度を粗く
する。その密度に応じて、ゲート線19及び読出信号線
20が配線される。そして、読み出された信号は増幅回
路7からA/D変換器を介して外部のTV回路9で処理
され、走査変換を行って外部のモニタ10に表示され
る。中央部に位置する画素11の密度だけを高くしお
り、拡大操作をして鮮明な画像を得ることができ、周辺
部の密度を粗くしているので、信号データ量を最小限に
して処理時間の増大を抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、X線透視撮影装置
のX線検出器に係わり、特に、フラットパネル撮像セン
サであるX線検出器の分解能向上技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、単純X線撮影装置に使用されてい
たX線フィルムやイメージングプレートに代わり、半導
体のX線面センサーを用いたフラットパネルのX線検出
器が開発されている。このX線検出器は、通常、X線を
光に変換するX線変換膜と、その直下に行列状に配置さ
れたフォトダイオードアレイと、各フォトダイオードア
レイに接続されたTFTスイッチによって構成され、X
線照射後、各TFTスイッチを順次ONすることで、各
画素に蓄積された信号電荷を読み出しX線画像を形成す
るタイプのものと、放射線に感応し入射線量に対応した
電荷信号を直接出力する変換層からなる放射線センサー
アレイを有し、その直下に行列状に配置された電極にT
FTスイッチが接続され、照射時に各TFTスイッチを
順次ONすることで、各画素に蓄積された信号電荷を読
み出しX線画像を形成するタイプの2種類のものがあ
る。ここでは後者のタイプのものについて説明する。
【0003】図3に、後者のタイプのX線変換層を有す
るフラットパネルのX線検出器4を用いたX線透視撮影
装置のブロック回路図を示す。X線高電圧装置1から高
電圧がX線管2に印加され、X線管2から放射したX線
が被写体3に照射され、被写体を透過したX線がX線検
出器4に入射する。フラットパネル状のX線検出器4
は、X線変換層にバイアス電圧が上部電極から供給さ
れ、X線変換層の直下に、アクティブマトリックス基板
に行列状に配置された画素電極に、TFTのスイッチ素
子が接続され、照射時に、各TFTのスイッチ素子をゲ
ートドライバ回路6で順次ONするすることにより、各
画素のコンデンサに蓄積された信号電荷が、増幅回路7
に読出される。そして増幅回路7からA/D変換器8を
介して、TV回路9に入力される。TV回路9で信号処
理が行なわれ、モニタ10にX線画像が表示される。図
4に、画素11の断面構成を示す。画素11は、ガラス
基板上にXYマトリックス状の電極配線(ゲート線、読
出信号線)と薄膜トランジスタのTFT16とコンデン
サ15などが形成されたアクティブマトリックス基板
と、その上部に略全面に形成されたX線変換層13、下
部の画素電極14、上部の上部電極12によって構成さ
れている。図5に、フラットパネルのX線検出器の動作
を説明するための回路図を示す。アクティブマトリック
ス基板21上に各画素11が縦横に規則正しく配列され
ており、制御回路5からの信号でゲートドライバー回路
6が駆動され、ゲート線19を介して行方向から各画素
11の画素電極14に接続されたTFT16のゲート電
極にパルス信号がG1、G2、G3、…と順次に送ら
れ、一方、制御回路5からの信号で増幅回路7が駆動さ
れ、読出信号線20を介して列方向から、各画素11の
映像電荷信号がTFT16のドレイン電極からR1、R
2、R3、…と順次に読出される。
【0004】X線変換層13は、X線の照射強度に応じ
て良好な光導電特性を有し、電荷信号を発生する。例え
ば、蒸着により大面積成膜が容易で、厚み300〜60
0μmに成膜された非晶質(アモルファス)セレニウム
(a−Se)などが用いられる。そのX線入射側の面に
はX線変換層13の上部電極12が形成され、X線入射
側とは反対の側には各画素11に対応する位置に画素電
極14が形成されている。コンデンサ15は、画素電極
14と接地間に接続されている。そして、バイアス印加
部からX線変換層13にバイアス電圧が印加され、X線
照射強度に応じてX線変換層13で発生した電荷が、コ
ンデンサ15に蓄積される。信号読出しスイッチ機能を
有するTFT16は、各画素11毎に2次元に配列さ
れ、ゲート線端子17からのスイッチパルスにより、コ
ンデンサ15の電荷信号が読出信号線端子18を介して
増幅回路7に読出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のX線検出器は以
上のように構成されているが、アクティブマトリックス
基板21上に各画素11が均一な密度で縦横に配列され
ており、そのため、画像を拡大すると像が粗くなる。図
6に均一に配列された画素の状態を示す。(a)は通常
の画素11のピッチに配列されたものを示し、(b)は
画素が密に配列されたものを示す。これにより(a)の
ものを拡大すると画像が粗くなるのが分かる。拡大時の
画質低下を抑えるために、アクティブマトリックス基板
21の配列の密度を上げ、画素11の数を増すことが必
要になる。しかし、画素11の数を増加すると、画像信
号のデータは非常に大きくなり、メモリ容量増加や画像
処理部の速度を増大させたり、そのため処理時間の増大
を引き起こすという問題がある。
【0006】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、画像信号のデータ処理時間の増大を最
小限に抑え、画像の拡大操作をしても画質低下を起こさ
ないX線検出器を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のX線検出器は、X線に感応し入射X線の強
度に対応した電荷信号を出力するX線変換層と、その直
下に行列状に配列され接続されたスイッチング素子と、
信号読出し時にゲート線を介して各スイッチング素子を
順次ONするゲートドライバ回路と、各画素に蓄積され
た電荷信号を読出信号線を介して読出す増幅回路と、前
記ゲートドライバ回路と増幅回路を制御する制御回路と
から構成されるX線検出器において、分解能を部分的に
向上させるために前記画素を部分的に異なる密度で配列
したものである。
【0008】本発明のX線検出器は上記のように構成さ
れており、分解能を部分的に向上させるために、X線検
出器の画素配列の密度を変えて構成しているので、例え
ば、拡大による画質低下を防ぐ必要性の高い部分は、通
常、X線検出器の中央部であり、その部分のアクティブ
マトリックス基板の画素密度を高くし、周辺部を比較的
低密度の分布とすれば、不必要なデータ増大を抑えるこ
とができ、中央部に位置する関心部位を拡大して鮮明な
像を観察し診断することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のX線検出器の一実施例を
図1を参照しながら説明する。図1は本発明のX線検出
器の回路構成を示す図である。本X線検出器は、上面に
上部電極12を有するX線変換層13と、その下部に画
素電極14とコンデンサ15とTFT16とゲート線1
9と読出信号線20とを備えたアクティブマトリックス
基板21と、各画素11のTFT16を動作させるため
のゲート信号を送るゲートドライバ回路6と、各画素1
1のコンデンサ15に蓄えられた電荷信号をTFT16
を介して読み出す増幅回路7と、ゲートドライバ回路6
と増幅回路7とを制御する制御回路5とから構成されて
いる。
【0010】本X線検出器は、アクティブマトリックス
基板21の中央部の所定の部分のみに、高密度に画素1
1が配列され、周辺部には、通常のピッチ(中央の部分
よりも画素11が租に配列)で画素11が配列されてい
る。説明の都合上、画素11の数を縦方向に50個、横
方向に50個で構成された50×50=2500画素1
1のX線検出器について説明する。アクティブマトリッ
クス基板21には、横方向にゲートドライバ回路6から
ゲート線19が、上方から粗いピッチでG1、G2、G
3………中央部では密なピッチでG23、G24、G2
5………下方では粗いピッチでG49、G50と配列さ
れている。また、縦方向には増幅回路7に接続された読
出信号線20が、左から粗いピッチでR1、R2、R3
………中央部では密なピッチでR24、R25、R26
………右周辺部では図示していないが粗いピッチでR4
9、R50と配列されている。この例では、密なピッチ
を粗いピッチの倍密度とすると、中央部の電子的な拡大
を2倍にして、周辺部の密度と同じになり、中央部を等
倍から2倍の電子的な拡大によって分解能を上げること
ができる。
【0011】そして、X線入力によって画素11のコン
デンサ15に蓄積した電荷信号が、アクティブマトリッ
クス基板21から増幅回路7に読み取られ、A/D変換
器8を介してTV回路9に送られる。次に、送られた信
号をモニタに表示する方法について説明する。アクティ
ブマトリックス基板上21のゲート線G1の信号によっ
て読み出された粗いピッチの画素11(G1−R1)、
(G1−R2)、(G1−R3)………(G1−R5
0)を、モニタ10上に表示する時は、モニタ10上の
二本の走査線上に同じ信号を載せて上部に表示する。以
下、周辺部のゲート線G2、G3……及び……G49、
G50の信号で読み出される粗いピッチの画素11の信
号についても、同様に2本の走査線上に同じ信号を載せ
て表示する。それに対して、密度の高いピッチの画素1
1(G23−R24)、(G23−R25)、(G23
−R26)、(G23−R27)に対しては、モニタ1
0上の一本の走査線上に信号を載せて中央部に表示す
る。以下、中央部のゲート線G24、G25、G26の
信号によって読み出される密度の高いピッチの画素11
の信号についても、同様に一本の走査線上に信号を載せ
て表示する。また、密度の高い中央部の上下周辺部の画
素11に対しては、モニタ10上の二本の走査線上に同
じ信号を載せて表示する。また、密度の高い中央部の左
右周辺部の画素11に対しては、モニタ10上の一本の
走査線上に信号を載せて表示する。上記の走査上の変換
をすることで、モニタ10上に、中央部に分解能が良い
鮮明な画像を、周辺部に輪郭をつかむことができる画像
を観察することができる。
【0012】また、上記の走査変換を行うとき、画像の
モニタ10上の明るさを一様に正規化するために、次の
電気的な処理を行う。図2にアクティブマトリックス基
板21上の画素11の配列を示す。図から分かるよう
に、中央部の画素11と、その上下及び左右の画素11
と、周辺4隅ブロックの画素11のX線受光面積が異な
る。そのため、面積比で画素11からの電荷信号を電気
的に割り算することで、読み取った信号を正規化処理し
て、その後にモニタ10に表示する。この処理を行うこ
とで一様な明るさでモニタ10の前面を観察することが
できる。
【0013】図2に示す画素11の配列では、中央部は
分解能が良い。そして、中央部の左右位置では縦方向の
分解能が良い。また、中央部の上下位置では横方向の分
解能が良い。そして、周辺4隅の部分に付いては、分解
能は多少低下する。通常、診断部位を中央に位置するの
で、中央部を電子的に拡大することにより、鮮明な分解
能の良い画像を観察することができる。上記のように、
画像の精細さは、検出器の密度に正比例し、また、検出
素子数(画素数)は信号としてのデータ数に正比例す
る。従来技術では、図6に示すように、画像を拡大する
と拡大率に比例した検出素子数の領域の画像となるため
画像は粗くなる。一方、検出素子(画素11)のマトリ
ックスを細かくし、検出素子数を増やせば、データ量の
増大を伴うため、画像処理速度の低下を引き起こすの
で、このために、画像処理速度増大や容量増大をしなけ
ればならなかった。本X線検出器では、通常、拡大を行
うのは画像の中心付近であるため、この中央部分の検出
器密度を増やし、周辺部は比較的粗い配置を取る。これ
により、中央部を拡大した時に、図6の(b)に示す同
様の画像を得ることができ、かつ、図6の(b)より少
ないデータ量で電気的な処理を済ませることができる。
【0014】上記の実施例では、画素11の配列を図2
に示すような配列で説明したが、密度の高い中央部の左
右、上下の部分に付いては、周辺4隅のブロックに相当
する大きさの画素11と同じにした画素11の配列でも
適用することができる。また、粗い密度の画素11の画
素電極14を、中央の画素11の画素電極14と同じ大
きさにして、ピッチのみを粗くしても良い。同じ大きさ
にすることにより、上記の電荷信号の正規化を必要とせ
ず、走査変換処理のみで表示することができる。
【0015】
【発明の効果】本発明のX線検出器は上記のように構成
されており、X線検出器の画素配列の密度を、検出器の
中央部を密にし、周辺部を粗くした構成にして、分解能
を部分的に高くしているので、これにより、中央部を拡
大した時に、良質の画像を得ることができ、かつ、全体
を高密度に配列した場合に比べて、周辺部を比較的低密
度の分布とすれば、不必要なデータ増大を抑えることが
でき、メモリ容量増加や画像処理部の速度を増大させた
りする必要もなく、少ないデータ量で電気的な処理を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のX線検出器の一実施例を示す図であ
る。
【図2】 本発明のX線検出器の画素の配列を示す図で
ある。
【図3】 パネル状のX線検出器を用いたX線透視撮影
システムのブロック回路を示す図である。
【図4】 X線検出器の画素構造を模式的に示した図で
ある。
【図5】 従来のX線検出器の回路を示す図である。
【図6】 従来のX線検出器の画素の配列を示す図であ
る。
【符号の説明】
4…X線検出器 5…制御回路 6…ゲートドライバ回路 7…増幅回路 8…A/D変換器 9…TV回路 10…モニタ 11…画素 12…上部電極 13…X線変換層 14…画素電極 15…コンデンサ 16…TFT 17…ゲート線端子 18…読出信号線端子 19…ゲート線 20…読出信号線 21…アクティブマトリックス基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 31/00 A (72)発明者 中山 徹 京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会 社島津製作所内 Fターム(参考) 2G088 EE03 FF02 GG21 JJ05 JJ40 4M118 AA10 AB01 BA05 CA26 CB05 CB11 FB03 FB09 FB13 FB16 GA10 5C024 AX12 CX37 GX16 GX18 GX21 GX24 GY31 HX12 HX23 5F088 BA02 BB03 DA17 EA04 EA08 LA08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】X線に感応し入射X線の強度に対応した電
    荷信号を出力するX線変換層と、その直下に行列状に配
    列され接続されたスイッチング素子と、信号読出し時に
    ゲート線を介して各スイッチング素子を順次ONするゲ
    ートドライバ回路と、各画素に蓄積された電荷信号を読
    出信号線を介して読出す増幅回路と、前記ゲートドライ
    バ回路と増幅回路を制御する制御回路とから構成される
    X線検出器において、分解能を部分的に向上させるため
    に前記画素を部分的に異なる密度で配列したことを特徴
    とするX線検出器。
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