JP2011196689A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線が照射されている最中にもデータの読み出し処理を続けて行って得られた画像データに基づいて生成される放射線画像中に筋状の像が現れることを防止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の放射線検出素子７は、第１電極７３と、照射された放射線のエネルギに応じて電荷を発生させる半導体層７５と、半導体層７５を挟んで第１電極７３の対極側に配置される第２電極７６と、第１電極７３と半導体層７５との間に設けられた絶縁層７４とを備えて構成されており、全放射線検出素子７からデータＤを読み出す期間を１フレームとするとき、制御手段２２は、フレームごとに読み出し処理を繰り返すとともに、データＤの値に基づいて放射線の照射が開始された時点で読み出し処理を行っているフレーム以降の所定数の各フレームで読み出された放射線検出素子７ごとのデータＤを記憶手段４０に記憶する。
【選択図】図５

Description

本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に放射線の照射中にも読み出し処理を行う放射線画像撮影装置に関する。

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、変換され照射された電磁波のエネルギ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。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。

このタイプの放射線画像撮影装置はＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られており、従来は支持台（或いはブッキー装置）と一体的に形成されていたが（例えば特許文献１参照）、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納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２、３参照）。

このような放射線画像撮影装置では、例えば後述する図３や図７に示すように、通常、放射線検出素子７が検出部Ｐ上に二次元状（マトリクス状）に配列され、各放射線検出素子７にそれぞれ薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）８で形成されたスイッチ手段が設けられている。そして、放射線画像撮影前、すなわち放射線画像撮影装置に放射線発生装置から放射線が照射される前に、ＴＦＴ８のオン／オフを適宜制御しながら、各放射線検出素子７内に残存する余分な電荷を放出されるリセット処理が行われるように構成される場合が多い。

そして、各放射線検出素子７のリセット処理が終了した後、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから各走査線６を介してＴＦＴ８にオフ電圧を印加して全ＴＦＴ８をオフ状態とした状態で放射線発生装置から放射線画像撮影装置に放射線を照射すると、放射線の線量に応じた電荷が各放射線検出素子７内で発生して、各放射線検出素子７内に蓄積される。

そして、放射線画像撮影後、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから信号読み出し用のオン電圧を印加する走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘを順次切り替えながら、各放射線検出素子７から、その内部に蓄積された電荷を読み出して、読み出し回路１７で電荷電圧変換する等して画像データとして読み出すように構成される場合が多い。

しかし、このように構成する場合、放射線画像撮影装置と放射線発生装置との間のインターフェースを的確に構築し、放射線が照射される段階で放射線画像撮影装置側が各放射線検出素子７内に電荷を蓄積できる状態になっていることが必要となるが、装置間のインターフェースの構築は必ずしも容易ではない。そして、放射線画像撮影装置側が各放射線検出素子７のリセット処理を行っている最中に放射線が照射されてしまうと、放射線の照射により発生した電荷が各放射線検出素子７から流出してしまい、照射された放射線の電荷すなわち画像データへの変換効率が低下してしまう等の問題があった。

そこで、近年、放射線画像撮影装置自体で放射線が照射されたことを検出する技術が種々開発されている。そして、それらの技術の一環として、例えば特許文献４や特許文献５に記載された技術を利用して、放射線画像撮影装置自体で放射線の照射を検出することが考えられている。

特許文献４、５では、放射線画像撮影装置に対する放射線の照射が開始される以前から、例えば後述する図７等に示すように、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂからオン電圧を印加する走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘを順次切り替えながら、放射線検出素子７からの画像データの読み出し処理を繰り返して行い、放射線が照射されている最中にも画像データの読み出し処理を続けて行う放射線画像撮影装置や画像データの読み出し方法が記載されている。

そして、検出部Ｐ上に配列された全ての放射線検出素子７から各画像データを読み出す期間を１フレームとするとき、放射線の照射が開始されたフレームから放射線の照射が終了したフレームの次のフレームまでの各フレームごとに読み出された画像データを各放射線検出素子７ごとに加算して、各放射線検出素子７ごとの画像データを再構成する技術が開示されている。

すなわち、図１６に示すように、ゲートドライバ１５ｂから、図中の一番上側の走査線５から順に各走査線５へのオン電圧の印加を開始し、以降、オン電圧を印加する走査線５を図中の下方向に順次切り替えて印加しながら行う各フレームごとの各放射線検出素子７からの画像データの読み出し処理において、例えば、図１７に斜線を付して示す部分ΔＴの走査線５にオン電圧が順次印加される間に放射線が照射されて照射が終了したとする。

この場合、放射線が照射されたフレームである第１フレームで各放射線検出素子７から読み出された画像データでなく、その次の第２フレームで各放射線検出素子７から読み出された画像データを第１フレームの画像データに加算して、各放射線検出素子７ごとの画像データが再構築される。

また、図１８に示すように、さらにその次の第３フレームまで考慮し、第１フレームから第３フレームで各放射線検出素子７からそれぞれ読み出された各画像データを放射線検出素子７ごとに加算して、各放射線検出素子７ごとの画像データが再構築されるように構成される場合もある。

なお、図１７や図１８は、斜線を付して示す部分ΔＴにのみ放射線が照射されたことを表すものではなく、図１６に示したように一番上側の走査線５から順にオン電圧を印加する走査線５を切り替えながら読み出し処理を行う際に、斜線を付して示す部分ΔＴの走査線５にオン電圧が順次印加される間に放射線が照射されたことを表すものであり、放射線は、検出部Ｐの全域にわたって照射される。

そして、放射線画像撮影装置に放射線が照射されている間に走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂからオン電圧が印加される走査線５に接続されている各放射線検出素子７からは、それ以前にオン電圧が印加された走査線５に接続されている各放射線検出素子７から読み出されるデータよりも著しく大きな値の画像データが読み出される。これを利用して、各放射線検出素子７から読み出される電荷の値を監視することによって、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射されたことを放射線画像撮影装置自体で検出することができる。

特開平９−７３１４４号公報 特開２００６−０５８１２４号公報 特開平６−３４２０９９号公報 特開平９−１４０６９１号公報 特開平７−７２２５２号公報

ところで、本発明者らの研究では、例えば、図１８に示したように、第１フレームから第３フレームで各放射線検出素子７からそれぞれ読み出された各画像データを放射線検出素子７ごとに加算し、各放射線検出素子７ごとの画像データを再構築して、図１９に示すような放射線画像ｐを生成した場合、放射線の照射される間にオン電圧が順次印加された走査線５に対応する画像領域δＴ（すなわち図１８の斜線部分ΔＴに相当する画像領域）の画像データが、その上側の画像領域Ａや下側の画像領域Ｂの画像データより値が大きくなることが分かっている。

すなわち、図１９に示す放射線画像ｐにおける信号線６の延在方向（以下、信号線方向という。図中では上下方向の矢印方向）に沿って、加算されて再構築された各画像データｄを見た場合、図２０に示すように、画像領域Ａや画像領域Ｂの画像データｄに比べて、放射線の照射される間にオン電圧が順次印加された走査線５に対応する画像領域δＴの画像データｄが大きな値になる。

本発明者らの研究では、画像領域δＴの画像データｄの、画像領域Ａや下側の画像領域Ｂの画像データｄに対する増加分は、検出部Ｐ上の全ての放射線検出素子７についてフレームごとの画像データｄが加算されて再構築された全ての画像データｄの総和に依存することが分かっており、画像領域δＴの画像データｄからその増加分を減算する等して、画像領域δＴの画像データｄを、画像領域Ａや画像領域Ｂの画像データｄと同等の値に修正することができる。

しかし、図２０に示すように、画像領域δＴの画像データｄ中に、図中矢印で示すように、画像領域δＴの他の画像データｄより局所的な大きな画像データｄのピークが生じることが分かっているが、このピークの部分の画像データｄについては、画像領域δＴの他の各画像データｄに基づいても、或いは画像領域Ａ、Ｂの各画像データｄを用いても修正することが困難であることが分かっている。なお、図２０は、図１９に示したように放射線画像ｐを信号線方向に見た場合の各画像データｄのうち、画像領域δＴ付近の画像データｄのみを示したものである。

画像データｄにこのような局所的なピークが生じると、図１９に示した放射線画像ｐの各画像領域δＴの画像データｄを画像領域Ａ、Ｂの各画像データｄと同等の値になるように修正しても、局所的なピークの画像データｄが修正できずに残る。そのため、放射線画像ｐ中に、他の部分より画像データｄの値が大きい部分（すなわちより黒っぽい部分）が画像中の走査線５の延在方向（以下、走査線方向という。図中では左右方向）に筋状に現れるという問題があった。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線が照射されている最中にもデータの読み出し処理を続けて行って得られた画像データに基づいて生成される放射線画像中に筋状の像が現れることを防止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。

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、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記放射線検出素子からの読み出し処理の際に、データ読み出し用の電圧を印加する前記各走査線を順次切り替えながら印加する走査駆動手段と、
前記各走査線に接続され、前記データ読み出し用の電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記放射線検出素子から読み出された前記電荷をデータに変換する読み出し回路と、
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データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
前記読み出された前記データを保存する記憶手段と、
を備え、
前記放射線検出素子は、前記スイッチ手段と接続される第１電極と、照射された放射線のエネルギに応じて電荷を発生させる半導体層と、前記半導体層を挟んで前記第１電極の対極側に配置される第２電極と、前記第１電極と前記半導体層との間に設けられた絶縁層とを備えて構成されており、
前記検出部上の全ての前記放射線検出素子から前記データを読み出す期間を１フレームとするとき、前記制御手段は、前記放射線検出素子からの前記フレームごとの読み出し処理を繰り返し行うとともに、前記読み出し回路により読み出される前記データの値に基づいて少なくとも放射線の照射開始を検出し、放射線の照射が開始された時点で前記読み出し処理を行っているフレーム以降の所定数の各フレームで読み出された前記放射線検出素子ごとの前記データを前記記憶手段に記憶することを特徴とする。

本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、照射された放射線のエネルギを電荷に変換する放射線検出素子として、第１電極と、電荷を発生させる半導体層との間に絶縁層が設けられた、いわゆるＭＩＳ型の放射線検出素子を用いるように構成した。

そのため、放射線画像撮影装置に放射線が照射されて、放射線検出素子内で発生する電荷の量が放射線検出素子の飽和電荷量やそれに近い値になっても、いわゆるｐｉｎ型の放射線検出素子のように、電荷が第１電極からＴＦＴを介して信号線に一気に流れ込むことを防止することが可能となる。

そのため、画像データｄ中に図２０に示したような局所的なピークが現れることが的確に防止されるため、得られた画像データｄに基づいて生成される放射線画像ｐ中に筋状の像が現れることを的確に防止することが可能となる。

各実施形態に係る放射線画像撮影装置を示す斜視図である。 図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 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３の基板上の小領域に形成された放射線検出素子とＴＦＴ等の構成を示す拡大図である。 図４におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。 ＣＯＦ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。 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。 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。 読み出し処理において各走査線に印加する電圧をオン電圧とオフ電圧との間で切り替えるタイミングを示すタイミングチャートである。 各放射線検出素子からのデータの読み出し処理の際に放射線が照射されるタイミングの例を示すタイミングチャートである。 ｐｉｎ型の放射線検出素子の構成を示す断面図である。 ｍ回目〜ｍ＋２回目の各フレームの画像データおよびｍ回目のフレームで生じる画像データのピークを表すグラフである。 （Ａ）放射線の照射前に図１１の放射線検出素子の各部の電位や電位勾配を示すグラフであり、（Ｂ）放射線が照射されると第１電極の電位が低下することを示すグラフである。 （Ａ）図１１の放射線検出素子内の電荷量が飽和電荷量になった状態を表すグラフであり、（Ｂ）放射線検出素子から電荷が流出した後ｉ層内で電位勾配がほとんどなくなった状態を表すグラフである。 （Ａ）ＭＩＳ型の放射線検出素子に逆バイアス電圧を印加した場合、および（Ｂ）順バイアス状態とした場合に、放射線検出素子の各部の電位や電位勾配を示すグラフである。 各フレームごとの各放射線検出素子からの画像データの読み出し処理を説明する図である。 第１フレームの斜線部分の走査線にオン電圧が順次印加される間に放射線が照射されて照射が終了したことを表す図である。 画像データの再構築に用いられる３フレーム分の画像データを説明する図である。 図１７のように放射線が照射された場合に生成される放射線画像の各画像領域を説明する図である。 各画像領域の画像データ、および画像領域δＴ中に現れる画像データの局所的なピークを説明するグラフである。

以下、本発明に係る放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムの実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、以下では、放射線画像撮影装置が、シンチレータ等を備え、照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である場合について説明するが、本発明は、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可能である。また、放射線画像撮影装置が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放射線画像撮影装置に対しても適用される。

図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。本実施形態に係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２内にシンチレータ３や基板４等が収納されて構成されている。

筐体２は、少なくとも放射線入射面Ｒが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いる。なお、図１や図２では、筐体２がフレーム板２Ａとバック板２Ｂとで形成された、いわゆる弁当箱型である場合が示されているが、筐体２を一体的に角筒状に形成した、いわゆるモノコック型とすることも可能である。

また、図１に示すように、筐体２の側面部分には、電源スイッチ３６や、ＬＥＤ等で構成されたインジケータ３７、図示しないバッテリ４１（後述する図７参照）の交換等のために開閉可能とされた蓋部材３８等が配置されている。また、本実施形態では、蓋部材３８の側面部には、後述するデータＤ等を外部のコンピュータ等との間で無線方式で送受信するための通信手段であるアンテナ装置３９が埋め込まれている。

なお、アンテナ装置３９の設置位置は蓋部材３８の側面部に限らず、放射線画像撮影装置１の任意の位置にアンテナ装置３９を設置することが可能である。また、設置するアンテナ装置３９は１個に限らず、複数設けることも可能である。さらに、データＤ等を外部装置との間で有線方式で送受信するように構成することも可能であり、その場合は、例えば、通信手段として、ケーブル等を差し込むなどして接続するための接続端子等が放射線画像撮影装置１の側面部等に設けられる。

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や緩衝部材３４等が取り付けられている。なお、本実施形態では、基板４やシンチレータ３の放射線入射面Ｒには、それらを保護するためのガラス基板３５が配設されている。

シンチレータ３は、基板４の後述する検出部Ｐに貼り合わされるようになっている。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。

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。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。

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が設けられた領域ｒ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。

以下、放射線検出素子７等の構成について説明するが、各放射線検出素子７は、図３や図４の拡大図に示すように、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。

そして、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５により、接続された走査線５にオン電圧が印加され、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、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。また、ＴＦＴ８は、接続された走査線５にオフ電圧が印加され、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、電荷を放射線検出素子７内に保持して蓄積させるようになっている。

ここで、本実施形態における放射線検出素子７やＴＦＴ８の構造について、図５に示す断面図を用いて簡単に説明する。図５は、図４におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

基板４の面４ａ上に、ＡｌやＣｒ等からなるＴＦＴ８のゲート電極８ｇが走査線５と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極８ｇ上および面４ａ上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなるゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分に、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を介して、放射線検出素子７の第１電極７３と接続されたソース電極８ｓと、信号線６と一体的に形成されるドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。

ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）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おり、さらに第１パッシベーション層８３は両電極８ｓ、８ｄを上側から被覆している。また、半導体層８２とソース電極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。以上のようにしてＴＦＴ８が形成されている。

また、放射線検出素子７の部分では、基板４の面４ａ上に前記ゲート絶縁層８１と一体的に形成される絶縁層７１の上に、前記第１パッシベーション層８３と一体的に形成される絶縁層７２を挟んでＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなる第１電極７３が積層されて形成されている。第１電極７３は、第１パッシベーション層８３に形成されたホールＨを介してＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。

第１電極７３の上には、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等の絶縁体で形成される絶縁層７４が積層されて形成されており、その上方に、水素化アモルファスシリコンで形成された半導体層７５が積層されて形成されている。

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で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が図中上方から照射されると、電磁波は放射線検出素子７の半導体層７５に到達して、半導体層７５内で電子正孔対が発生する。本実施形態では、放射線検出素子７は、このようにして、照射された放射線を電磁波に変換するシンチレータ３から照射された電磁波のエネルギを、そのエネルギ量に応じた電荷（すなわち電子正孔対）に変換して、半導体層７５内に電荷を発生させるようになっている。

また、半導体層７５の上側、すなわち半導体層７５を挟んだ第１電極７３の対極側に、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極７６が積層されて配置されており、照射された電磁波が半導体層７５等に到達するように構成されている。なお、上記のような第１電極７３、絶縁層７４、半導体層７５、第２電極７６以外にも、各種の層を形成して適宜設けることが可能であることは言うまでもない。

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。すなわち、本実施形態では、放射線検出素子７として、いわゆるＭＩＳ型（すなわち金属(Metal)−絶縁体(Insulator)−半導体(Semiconductor)型）の放射線検出素子が用いられている。

放射線検出素子７の第２電極７６の上面には、第２電極７６を介して放射線検出素子７に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、放射線検出素子７の第２電極７６やバイアス線９、ＴＦＴ８側に延出された第１電極７３、ＴＦＴ８の第１パッシベーション層８３等、すなわち放射線検出素子７とＴＦＴ８の上面部分は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第２パッシベーション層７７で被覆されている。

図３や図４に示すように、本実施形態では、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。

本実施形態では、図３に示すように、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。各入出力端子１１には、図６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ＩＣ１２ａ等のチップがフィルム上に組み込まれたＣＯＦ（Chip On Film）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。

また、ＣＯＦ１２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の基板４部分が形成されている。なお、図６では、電子部品３２等の図示が省略されている。

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７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８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。

前述したように、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７６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７６にそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。また、バイアス電源１４は、後述する制御手段２２に接続されており、制御手段２２により、バイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧が制御されるようになっている。

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７６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７３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。なお、バイアス電源１４から放射線検出素子７の第２電極７６に、バイアス電圧として放射線検出素子７の第１電極７３側にかかる電圧以上の電圧を印加するように構成することも可能である。この場合は、以下に説明する電子と正孔が逆になる。

各放射線検出素子７の第１電極７３はＴＦＴ８のソース電極８ｓ（図７、図８中ではＳと表記されている。）に接続されており、各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇ（図７、図８中ではＧと表記されている。）は、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから延びる走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄ（図７、図８中ではＤと表記されている。）は各信号線６にそれぞれ接続されている。

走査駆動手段１５は、配線１５ｃ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。

そして、走査駆動手段１５は、各放射線検出素子７からデータＤを読み出す読み出し処理等の際に、後述する制御手段２２からトリガ信号を受信すると、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに印加する電圧のオン電圧とオフ電圧との間での切り替えを開始させるようになっている。

具体的には、本実施形態では、走査駆動手段１５は、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理の際には、制御手段２２からトリガ信号を受信すると、例えば図９に示すように、ゲートドライバ１５ｂから印加する電圧をオン電圧（すなわちデータ読み出し用の電圧）とオフ電圧との間で切り替える走査線５のラインＬ１〜Ｌｘを順次切り替える処理をフレームごとに繰り返し行い、各ＴＦＴ８を介して走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに接続されている各放射線検出素子７からデータＤをそれぞれ読み出させるようになっている。

なお、以下では、図９に示すように、検出部Ｐ（図３や図７参照）上に二次元状に配列された１面分の全放射線検出素子７からデータＤを読み出す期間を１フレームという。

図７や図８に示すように、各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に形成された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。なお、本実施形態では、読み出しＩＣ１６に、１本の信号線６につき１個ずつ読み出し回路１７が設けられている。

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７や図８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８中では、アナログマルチプレクサ２１は省略されている。

本実施形態では、増幅回路１８はチャージアンプ回路で構成されており、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が接続されて構成されている。また、増幅回路１８には、増幅回路１８に電力を供給するための電源供給部１８ｄが接続されている。

また、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が接続されており、増幅回路１８の入力側の非反転入力端子には基準電位Ｖ_０が印加されるようになっている。なお、基準電位Ｖ_０は適宜の値に設定され、本実施形態では、例えば０［Ｖ］が印加されるようになっている。

また、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃは、制御手段２２に接続されており、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。各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理時に、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフの状態で放射線検出素子７のＴＦＴ８がオン状態とされると、各放射線検出素子７内に蓄積されていた電荷が各放射線検出素子７からＴＦＴ８を介して信号線６に放出され、信号線６を介してコンデンサ１８ｂに流入して蓄積される。そして、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いる。

増幅回路１８は、このようにして、各放射線検出素子７から出力された電荷量に応じて電圧値を出力して電荷電圧変換するようになっている。また、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされると、増幅回路１８の入力側と出力側とが短絡されてコンデンサ１８ｂに蓄積された電荷が放電されて増幅回路１８がリセットされるようになっている。なお、増幅回路１８を、放射線検出素子７から出力された電荷に応じて電流を出力するように構成することも可能である。

増幅回路１８の出力側には、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９が接続されている。相関二重サンプリング回路１９は、本実施形態では、サンプルホールド機能を有しており、この相関二重サンプリング回路１９におけるサンプルホールド機能は、制御手段２２から送信されるパルス信号によりそのオン／オフが制御されるようになっている。

そして、制御手段２２は、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理においては、増幅回路１８や相関二重サンプリング回路１９を制御して、各放射線検出素子７から放出された電荷を増幅回路１８で電荷電圧変換させ、電荷電圧変換された電圧値を相関二重サンプリング回路１９でサンプリングさせてデータＤとして下流側に出力させるようになっている。

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のデータＤは、アナログマルチプレクサ２１（図７参照）に送信され、アナログマルチプレクサ２１から順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信される。そして、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値のデータＤに変換されて記憶手段４０に出力されて順次保存されるようになっている。

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。そして、制御手段２２は、放射線画像撮影装置１の各部材の動作等を制御するようになっている。また、図７等に示すように、制御手段２２には、ＤＲＡＭ（Dynamic ＲＡＭ）等で構成される記憶手段４０が接続されている。

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３９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４０、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４１が接続されている。また、バッテリ４１には、クレードル等の図示しない充電装置からバッテリ４１に電力を供給してバッテリ４１を充電する際の接続端子４２が取り付けられている。

前述したように、制御手段２２は、バイアス電源１４を制御してバイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧を設定したり、読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御したり、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号を送信して、そのサンプルホールド機能のオン／オフを制御する等の各種の処理を実行するようになっている。

次に、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理や、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射の開始の検出処理等について説明する。

本実施形態では、制御手段２２は、放射線画像撮影前に、放射線画像撮影装置１の電源スイッチ３６（図１参照）が押下されたり、放射線画像撮影装置１が覚醒状態に遷移されたり、或いは、コンソール５８から各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理を開始する旨の信号等を受信すると、その時点で、走査駆動手段１５に対して、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理を開始させるためのトリガ信号を送信するようになっている。

また、制御手段２２は、読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフを制御したり、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号を送信して、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理を行わせるようになっている。

本実施形態では、このように、放射線画像撮影装置１に対して放射線が照射される以前から、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理が開始される。そのため、データＤの読み出し処理が開始された直後の各フレームでは、放射線が照射されていない各放射線検出素子７内で発生した暗電荷がデータＤとして読み出される。

これらの暗電荷に相当するデータＤは、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射後に読み出されるデータＤ、すなわち放射線の照射により放射線検出素子７内で発生した電荷に起因する真の画像データｄ^＊と暗電荷に相当するデータとの和に等しいデータＤ（すなわちいわゆる画像データ）から減算処理されて真の画像データｄ^＊を算出するためのオフセット補正値Ｏとして利用することができる。

そのため、本実施形態では、制御手段２２は、データＤの読み出し処理が開始された直後の各フレームごとに各放射線検出素子７から読み出される各データＤを、余分なデータＤとして廃棄するのではなく、オフセット補正値Ｏとしてそれぞれフレームごとに記憶手段４０に保存させるようになっている。

しかし、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理が開始されて以降のフレームごとのオフセット補正値Ｏを全て保存する必要はない。また、記憶手段４０の記憶容量等の制約もある。そのため、本実施形態では、記憶手段４０にデータＤを保存するフレーム数が予め設定されている。

そして、制御手段２２は、上記のように各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理を繰り返して、予め設定されたフレーム数のフレーム分の各放射線検出素子７のデータＤ（この場合はオフセット補正値Ｏ）が記憶手段４０に保存されると、それ以降の各フレームのデータＤについては、最初にデータＤを保存したフレームから順に、過去のフレームのデータＤ上に順次上書き保存していくようになっている。

一方、制御手段２２は、上記のようにして各放射線検出素子７からデータＤを読み出して記憶手段４０に保存させると同時に、読み出されたデータＤの値に基づいて放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射の開始等を検出するようになっている。

図９に示したタイミングで、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を印加しながら各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理を行っている際に、ｍ回目のフレームにおいて、例えば図１０に示すようなタイミングで放射線が照射されたものとする。

なお、図１０では、斜線を付した期間が、放射線が照射された期間を表す。また、図１０に示した走査線５のラインＬａ〜Ｌｂの各ラインが、例えば図１７に示した斜線部分ΔＴの走査線５、すなわち放射線が照射されている間にオン電圧が順次印加されていた走査線５の各ラインに相当する。

図１０に示したような場合、ｍ回目のフレームでは、走査線５のラインＬ１〜Ｌa-1にそれぞれオン電圧が印加されて、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌa-1にＴＦＴ８を介して接続されている各放射線検出素子７からそれぞれ読み出されたデータＤは、放射線が照射される前に読み出された暗電荷に起因するデータである。

そのため、これらのデータＤは、図１０で図示を省略したｍ−１回目のフレーム以前のフレームの場合（すなわちデータＤがオフセット補正値Ｏの場合）と同様に、データＤ自体の値としては小さい値になる。

一方、図１０に示すように、ｍ回目のフレームの走査線５のラインＬａでは、放射線が照射され始めたため、走査線５のラインＬａに接続されている各放射線検出素子７から、暗電荷に起因するデータとは明らかに異なる、より大きな値のデータＤが読み出される。

そして、放射線が照射されている間にオン電圧が順次印加された走査線５の各ラインＬａ〜Ｌｂでは、走査線５のラインＬａ〜Ｌｂに接続されている各放射線検出素子７から読み出されるデータＤが、放射線の照射開始からの経過時間に応じて大きな値になる。

そこで、例えば、上記のようにして読み出し回路１７で各放射線検出素子７から読み出された個々のデータＤの値を制御手段２２で監視して、読み出されたデータＤが例えば予め設定された閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたと判断するように構成することが可能である。

また、このように構成した場合、放射線が照射されていないにもかかわらず大きなデータＤを出力する異常な放射線検出素子７があった場合や、データＤに生じるゆらぎがたまたま大きな値になって閾値を越え、誤って放射線の照射が開始されたと判断してしまう虞れがある。

そのため、例えば、上記のようにして読み出し回路１７で読み出された、走査線５のラインＬｎに接続されている各放射線検出素子７から読み出された各データＤの積算値ΣＤ(n)を、走査線５の各ラインＬｎごとに算出し、走査線５の各ラインＬｎごとの各データＤの積算値ΣＤ(n)が例えば予め設定された閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたと判断するように構成することが可能である。なお、データＤ(n)は、走査線５のラインＬｎに接続されている各放射線検出素子７から読み出された各データＤを意味する。

また、検出部Ｐ上に二次元状に配列された全ての放射線検出素子７から読み出されたデータＤの合計値ΣＤ(m)を各フレームごとに算出し、各フレームごとの各データＤの合計値ΣＤ(m)が例えば予め設定された閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたと判断するように構成することが可能である。なお、データＤ(m)は、ｍ回目のフレームで各放射線検出素子７から読み出された各データＤを意味する。

なお、上記の場合、積算値と合計値は積算（合計）する範囲が異なるものの、各データＤの総和を意味し、同じ意味内容を有するものであるが、それらを区別するため、以下、積算値および合計値と言い分ける。

そして、本実施形態では、制御手段２２は、設定された判断処理において上記の各条件が満たされた場合、すなわち上記の各基準では、読み出された個々のデータＤや、走査線５の各ラインＬｎごとの各データＤの積算値ΣＤ(n)、或いは各フレームごとの各データＤの合計値ΣＤ(m)が閾値を越えた場合に、放射線の照射が開始されたと判断するようになっている。

従って、上記表１の例の場合、制御手段２２は、ｍ−１回目のフレームでは、いずれの判断処理の場合でも上記の条件が満たされないため、放射線の照射が開始されたとは判断しないが、ｍ回目のフレームでは、いずれの判断処理の場合でも上記の条件が満たされるため、放射線の照射が開始されたと判断する。

なお、上記の各判断処理における閾値を、上記のように予め設定しておくように構成してもよく、また、例えば、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理が開始された初期段階（すなわち放射線画像撮影装置１に放射線が照射されていないことが確実な時点）で、各放射線検出素子７からのデータＤ（この場合はオフセット補正値Ｏ）や各データＤの積算値や合計値を取得し、或いは、数フレーム分の各データＤや積算値、合計値を取得してそれらの各平均値を算出して、それらの値に所定値を加算して上乗せする等して、放射線画像撮影ごとに閾値を設定するように構成することも可能である。

また、例えば、各放射線検出素子７から読み出されたデータＤを記憶手段４０に保存する際に、それらのデータＤを図示しないヒストグラムに投票し、ヒストグラムの度数の分布に基づいて放射線画像撮影装置１に対して放射線の照射が開始されたか否かを判断するように構成することも可能である。

すなわち、放射線の照射が開始される前のフレームでは、各放射線検出素子７からは暗電荷に起因する、値が小さいデータＤが読み出されるため、ヒストグラム上で小さい値のデータＤに対応する階級の度数が大きくなるが、放射線の照射が開始されたフレームでは、各放射線検出素子７からのデータＤに放射線の照射により発生した電荷に起因するデータが加算されて比較的大きな値のデータＤが読み出されるため、ヒストグラム上では大きな値のデータＤに対応する階級の度数が増える。

そこで、例えば、ヒストグラム上の大きなデータＤに対応する範囲の階級の度数を監視し、その範囲の度数の合計値が閾値を越えた場合に、当該フレームから放射線の照射が開始されたと判断するように構成することも可能である。

なお、この場合も、前述したように、放射線が照射されていないにもかかわらず大きなデータＤを出力する異常な放射線検出素子７があったり、データＤに生じるゆらぎがたまたま大きな値になる場合があるため、放射線の照射が開始される前のフレームでも、ヒストグラム上の大きなデータＤに対応する上記範囲の階級の度数が０にならない場合がある。

そのため、この場合も、上記の閾値として０でない値を予め設定しておくように構成してもよく、また、例えば、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理が開始された初期段階での１フレーム（或いは数フレーム）で各データＤをヒストグラムに投票した場合に得られる上記範囲の階級の度数（或いは数フレーム分の度数の平均値）を算出し、その度数（或いは平均値）に所定の値を加算して上乗せした値を閾値として設定する等して、放射線画像撮影ごとに閾値を設定するように構成することも可能である。

本実施形態では、制御手段２２は、例えば図１０に示したように、ｍ回目のフレームで放射線の照射が開始されたと判断すると、ＣＰＵのメモリ等に当該フレームのフレーム番号ｍを記憶させるようになっている。

また、本実施形態では、制御手段２２は、放射線の照射が開始されたと判断すると、照射開始を判断したフレーム（すなわちこの場合はｍ回目のフレーム）を含む３フレーム分の読み出し処理を行い、それらのフレームの読み出し処理を終了した時点で、走査駆動手段１５に対してトリガ信号を送信して、ゲートドライバ１５ｂからの走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘへのオン電圧の印加を停止させて、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理を終了させるようになっている。すなわち、図１０に示した例では、ｍ＋２回目のフレームでの読み出し処理が完了した時点で、各放射線検出素子７からのデータＤの読み出し処理が終了する。

なお、放射線の照射の開始の判断と同様にして、読み出された個々のデータＤや、走査線５の各ラインＬｎごとの各データＤの積算値ΣＤ(n)、或いは各フレームごとの各データＤの合計値ΣＤ(m)に基づいて、放射線の照射が終了したことを制御手段２２で判断するように構成することも可能である。

また、上記のように取得された各フレームごとの各放射線検出素子７ごとのデータＤに対して画像処理を行い、真の画像データｄ^＊の算出処理等を外部のコンピュータ等で行う場合には、制御手段２２は、記憶手段４０に記憶されているｍ回目〜ｍ＋２回目のフレームのデータＤ（この場合は画像データｄ）や、ｍ−１回目のフレームを含むそれ以前のフレームのデータＤ（この場合はオフセット補正値Ｏ）を外部コンピュータに送信するようになっている。

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。

本発明者らの研究では、本実施形態のようないわゆるＭＩＳ型の放射線検出素子７（図５参照）ではなく、図１１に示すようないわゆるｐｉｎ型の放射線検出素子を用いた場合に、前述した図２０に示したように、放射線画像ｐの画像領域δＴの画像データｄ中に図中矢印で示すような局所的な大きな画像データｄのピークが生じることが分かっている。

ｐｉｎ型の放射線検出素子１００は、図１１に示すように、通常、ＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなり、ＴＦＴ８のソース電極に接続される第１電極１０１の上に、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１０２、水素化アモルファスシリコンで形成された、本実施形態における半導体層に相当するｉ層１０３、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１０４が順に積層されて形成され、ｐ層１０４の上側に、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極１０５が積層されて形成される。

なお、以下では、ｎ層１０２、ｉ層１０３、ｐ層１０４が上記のように積層されており、第２電極１０５側に、第１電極１０１側に印加される電圧以下のバイアス電圧（すなわち逆バイアス電圧）が印加される場合について説明するが、ｎ層１０２、ｉ層１０３、ｐ層１０４の積層の順番は上下逆であってもよい。また、ｐｉｎ型の放射線検出素子１００には、第１電極１０１と、ｎ層１０２（或いは上下逆の場合のｐ層１０４）やｉ層１０３との間には、本実施形態のＭＩＳ型のような絶縁層は設けられない。

また、ｍ回目のフレームからｍ＋２回目のフレームまでの各フレームの画像データｄをｄ(m)〜ｄ(m+2)と表す場合、各フレームごとの画像データｄ(m)〜ｄ(m+2)をそれぞれ図１９に示した放射線画像ｐの場合と同様に信号線方向に沿って見た場合、図１２に示すように、放射線画像ｐの画像領域δＴ中の画像データｄのピークは、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されたｍ回目のフレームで生じることが分かる。

以上のことから、ｐｉｎ型の放射線検出素子１００で、上記のような局所的な画像データｄのピークが生じる理由は、以下のように考えられている。

放射線検出素子１００に対する放射線（或いは放射線がシンチレータ３で変換された電磁波。以下同じ）の照射が開始される以前には、放射線検出素子１００の第２電極１０５１やｉ層１０３、第１電極１０１、ＴＦＴ８、信号線６には、図１３（Ａ）に示すような電位Ｖや電位勾配が生じている。なお、図１３（Ａ）等では、ｎ層１０２やｐ層１０４の記載が省略されており、また、バイアス電圧（逆バイアス電圧）がＶbiasと記載されている。また、図１３（Ａ）等では、前述した基準電位Ｖ_０が０［Ｖ］の場合が示されている。

そして、放射線検出素子１００に放射線が照射されると、ｉ層１０３内で電子正孔対が発生して、電子が第１電極１０１側に移動し、正孔が第２電極１０５側に移動する。そして、放射線検出素子１００に放射線が照射され続けると、ｉ層１０３内で発生する電子正孔対が次第に増加し、第１電極１０１側に溜まる電子や第２電極１０５側に溜まる正孔が多くなる。

なお、本発明者らの研究では、その際、放射線画像撮影装置に照射された放射線（或いはシンチレータ３で変換された電磁波）が各ＴＦＴ８に照射されるが、このように各ＴＦＴ８に放射線が照射されると各ＴＦＴ８内を電流が流れ易くなり、上記のように第１電極１０１側に溜まった電子の一部がＴＦＴ８を介して信号線６にリークする。

そのため、放射線が照射されている最中に読み出し処理が行われている放射線検出素子１００からの画像データｄに、同じ信号線６に接続されている他の放射線検出素子１００からリークした各電荷に起因するデータが重畳されるため、図２０に示したように、画像領域δＴ（図１９参照）部分の放射線検出素子１００の画像データｄが、画像領域Ａや画像領域Ｂの各放射線検出素子１００の画像データｄよりも、全体的に大きくなると考えられている。

上記のように、第１電極１０１側に電子が溜まり、第２電極１０５側に正孔が溜まると、第１電極１０１側に溜まった電子と第２電極１０５側に溜まった正孔との間に形成される電界が、もともと第１電極１０１と第２電極１０５との間に形成されていた上記の電位勾配を打ち消すように作用して、図１３（Ｂ）に示すように、バイアス電圧Ｖbiasが印加された第２電極１０５に対する第１電極１０１の電位Ｖが低下していく。

そして、さらに放射線の照射が続き、放射線検出素子１００のｉ層１０３で発生した電荷量すなわち電子正孔対の量が放射線検出素子１００の飽和電荷量或いはそれに近い量になると、図１４（Ａ）に示すように、放射線検出素子１００のｉ層１０３内の電位勾配がほとんどなくなり、逆にＴＦＴ８内での電位勾配が非常に大きくなる。

そのため、放射線の照射によりその内部で電流が流れ易い状態になっているＴＦＴ８でいわば決壊が生じたような状態になり、放射線検出素子１００の第１電極１０１付近に溜まっていた電子の一部がＴＦＴ８を介して信号線６に一気に流れ込む。そのため、図１２や図２０に示したような画像データｄ、ｄ(m)にピークが現れる。

しかし、放射線検出素子１００の第１電極１０１付近に溜まっていた電子の一部が信号線６に流れ込んだ後も、図１４（Ｂ）に示すように、放射線検出素子１００のｉ層１０３内では電位勾配がほとんどない状態が続くため、その後、放射線の照射が続いてｉ層１０３での電子正孔対の発生が続いても、発生した電子や正孔が第１電極１０１側や第２電極側１０５側に流れにくくなる。

そして、ｉ層１０３で発生した電子正孔対がその場で再結合してしまい、放射線の照射が続いても、第１電極１０１側に溜まる電子の量や、第２電極１０５側に溜まる正孔の量は、ほとんと増えない。そのため、上記のように放射線検出素子１００の第１電極１０１側から電子の一部が信号線６に一気に流れ込んだ後は、放射線検出素子１００からの電荷のリーク量が減る。

そのため、リークする電荷（電子）の量が一旦増加した後、リーク量が減るため、図１２や図２０に示したように、画像データｄ、ｄ(m)に局所的なピークが現れると考えられている。

しかし、本実施形態のように、放射線検出素子７としてＭＩＳ型の放射線検出素子（図５参照）を用いれば、ＭＩＳ型の放射線検出素子では、前述したように、第１電極７３と半導体層７５との間に絶縁層７４が設けられているため、半導体層７５で発生した電子正孔対のうちのいずれかの電荷（すなわち逆バイアス電圧が印加されている場合には電子、順バイアス電圧が印加されている場合には正孔）が第１電極７３側に移動しても、絶縁層７４で遮られ、第１電極７３には到達しない。

そのため、上記のｐｉｎ型の放射線検出素子のように、第１電極７３付近に溜まっていた電子の一部がＴＦＴ８を介して信号線６に一気に流れ込むような現象が生じることはないため、図１２や図２０に示したような画像領域δＴでの画像データｄ、ｄ(m)の局所的なピークが現れることがない。

そのため、前述したように、ｐｉｎ型の放射線検出素子１００を用いて放射線画像撮影を行った場合に、生成された放射線画像ｐ中に現れる筋状の像を、的確に現れないようにすることが可能となる。

なお、画像データｄ(m)〜ｄ(m+2)に対して画像処理を行って放射線画像ｐを生成する放射線画像撮影装置１の制御手段２２や外部コンピュータ等は、下記（１）式に従って、画像データｄ(m)〜ｄ(m+2)からそれぞれオフセット補正値Ｏを減算したうえで足し合わせて、各放射線検出素子７ごとの真の画像データｄ^＊を算出する。
ｄ^＊＝（ｄ(m)−Ｏ）＋（ｄ(m+1)−Ｏ）＋（ｄ(m+2)−Ｏ）
∴ｄ^＊＝ｄ(m)＋ｄ(m+1)＋ｄ(m+2)−３Ｏ …（１）

そして、算出した真の画像データｄ^＊に対してゲイン補正や対数変換処理等の公知の種々の処理を施して、各放射線検出素子７ごとに最終的な画像データを算出し、それに基づいて放射線画像ｐを生成する。

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、照射された放射線のエネルギを電荷に変換する放射線検出素子７として、第１電極７３と電荷を発生させる半導体層７５との間に絶縁層７４が設けられたＭＩＳ型の放射線検出素子を用いるように構成した。

そのため、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されて、放射線検出素子７内で発生する電荷の量が放射線検出素子７の飽和電荷量やそれに近い値になっても、ｐｉｎ型の放射線検出素子１００のように、電荷が第１電極からＴＦＴ８を介して信号線６に一気に流れ込むことを防止することが可能となる。

そのため、データＤ（すなわち画像データｄ）中に図２０に示したような局所的なピークが現れることが的確に防止されるため、得られたデータＤ（画像データｄ）に基づいて生成される放射線画像ｐ中に筋状の像が現れることを的確に防止することが可能となる。

なお、上記の実施形態では、放射線検出素子７の絶縁層７４（図５参照）が第１電極７３と半導体層７５との間に設けられている場合について説明したが、絶縁層７４を第２電極７６と半導体層７５との間に設けられていてもよい。この場合は、第１電極７３と半導体層７５との間には絶縁層は設けられない。

このように構成する場合、第１電極７３と半導体層７５とが直接接続されるように構成されるため、上記のｐｉｎ型の放射線検出素子１００の場合と同様に、放射線検出素子７内で発生して蓄積された電荷の量が放射線検出素子７の飽和電荷量やそれに近い値になると、電荷が第１電極からＴＦＴ８を介して信号線６に一気に流れ込む現象が生じることが懸念される。

しかし、半導体層７５内で発生した電子正孔対のうち、一方の電荷（例えば電子）が第１電極７３側に移動し、他方の電荷（例えば正孔）が第２電極７６側に移動するが絶縁層７４で移動が阻止されて絶縁層７４付近の半導体層７５部分に溜まる。そして、電子と正孔の間にクーロン力が働くため、第２電極７６側の絶縁層７４付近の半導体層７５部分に溜まった前記他方の電荷と等量で正負が逆の前記一方の電荷が第１電極７３付近に溜まらざるを得ず、前記他方の電荷の電荷が絶縁層７４を越えて第２電極７６からバイアス線９側に流出できない以上、前記一方の電荷が第１電極７３から信号線６に流れ出すことはない。

そのため、放射線検出素子７の絶縁層７４を第２電極７６と半導体層７５との間に設け、第１電極７３と半導体層７５とが直接接続されるように構成された場合であっても、上記のｐｉｎ型の放射線検出素子１００の場合のように放射線検出素子内で発生して蓄積された電荷の量が放射線検出素子の飽和電荷量やそれに近い値になった場合に電荷が第１電極からＴＦＴ８を介して信号線６に一気に流れ込む現象は生じない。

また、前述したように、画像データｄに局所的なピークが現れる原因の一つとして、放射線画像撮影装置１に照射された放射線（或いはシンチレータ３で変換された電磁波）がＴＦＴ８に照射されると、ＴＦＴ８内を電流が流れ易くなり、放射線検出素子７からＴＦＴ８を介して信号線６に電荷の一部がリークし易くなることが挙げられる。

そこで、例えば、全てのＴＦＴ８に遮光材を設けて、シンチレータ３から照射された電磁波が各ＴＦＴ８に到達しないように構成して、ＴＦＴ８内を電流が流れ易くなる現象が生じることを防止することで、画像データｄに局所的なピークが現れないように構成することも可能である。

さらに、ＭＩＳ型の放射線検出素子７を用いる場合、放射線画像撮影後、半導体層７５内に蓄積された電荷を除去するためにリフレッシュ動作が必要になる。

具体的には、本実施形態では、前述したように、放射線画像撮影時には、図１５（Ａ）に示すように、放射線検出素子７の第２電極７６には、バイアス電源１４（図７等参照）から第１電極７３側に印加される基準電位Ｖ_０以下の、いわゆる逆バイアス電圧が印加されており、半導体層７５内で発生した電荷すなわち電子正孔対のうち、電子が第１電極７３に移動するが、絶縁層７４で移動が妨げられ、絶縁層７４近傍の半導体層７５部分に電子が溜まる。

また、正孔は、第２電極７６側に移動するが、前述したように、絶縁層７４近傍の半導体層７５部分に溜まった電子によるクーロン力により引き付けられてバイアス線９には流出せず、正孔が放射線検出素子７の第２電極７６付近に溜まる。

そして、図９や図１０に示したように、各放射線検出素子７からデータＤを読み出す読み出し処理等の際に、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧が印加されると、絶縁層７４近傍の半導体層７５部分に溜まった電子に引き付けられて、信号線６からＴＦＴ８を介して第１電極７３に正孔が流入する。

このＴＦＴ８を介して第１電極７３に流入する正孔が、結局、各放射線検出素子７のデータＤとして読み出される。なお、その際、ＴＦＴ８を介して第１電極７３に流入する正孔と等量の正孔が、第２電極７６からバイアス線９に流出する。

このように、ＭＩＳ型の放射線検出素子７を用いる場合、放射線画像撮影時に、放射線検出素子７の絶縁層７４近傍の半導体層７５部分に電子が溜まるが、その電子は、読み出し処理でＴＦＴ８を介して信号線６に流出するわけでなく、絶縁層７４近傍の半導体層７５部分に留まったままとなる。

そこで、図１５（Ａ）に示したように、通常の状態で放射線検出素子７の第２電極７６に逆バイアス電圧が印加されるように構成されている場合には、リフレッシュ動作では、図１５（Ｂ）に示すように、第２電極７６に印加するバイアス電圧Ｖbiasを０［Ｖ］すなわち第１電極７３側に印加されている基準電位Ｖ_０より大きな値に可変させて（すなわちいわゆる順バイアスの状態として）、絶縁層７４近傍の半導体層７５部分に溜まっている電子を第２電極７６側からバイアス線９に抜き出す。また、その際、ＴＦＴ８にオン電圧を印加して、上記のようにＴＦＴ８を介して第１電極７３に流入した正孔を第１電極７３から信号線６に抜き出す。

このようにしてリフレッシュ動作を行うと、第１電極７３に溜まった正孔がＴＦＴ８を介して信号線６に流出する。また、絶縁層７４近傍の半導体層７５部分に溜まっていた電子の一部が、第２電極７６付近に溜まっていた正孔と再結合し、電子の残りが第２電極７６を介してバイアス線９に流出する。このようにして、放射線検出素子７内から余分な電荷が適切に除去される。

各放射線検出素子７のリフレッシュ動作は、前述したｍ＋２回目のフレームの読み出し処理が終了した時点で行われるが、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射前にも、放射線検出素子７内に暗電荷が蓄積されるため、適宜のタイミングでリフレッシュ動作を行うように構成される。

１ 放射線画像撮影装置
３ シンチレータ
５、Ｌ１〜Ｌｘ 走査線
６ 信号線
７ 放射線検出素子
８ ＴＦＴ（スイッチ手段）
１５ 走査駆動手段
１７ 読み出し回路
２２ 制御手段
４０ 記憶手段
７３ 第１電極
７４ 絶縁層
７５ 半導体層
７６ 第２電極
Ｄ データ
Ｐ 検出部
ｒ 領域
ΣＤ(m) 合計値
ΣＤ(n) 積算値

Claims (5)

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、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
   前記放射線検出素子からの読み出し処理の際に、データ読み出し用の電圧を印加する前記各走査線を順次切り替えながら印加する走査駆動手段と、
   前記各走査線に接続され、前記データ読み出し用の電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
   前記放射線検出素子から読み出された前記電荷をデータに変換する読み出し回路と、
   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データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
   前記読み出された前記データを保存する記憶手段と、
   を備え、
   前記放射線検出素子は、前記スイッチ手段と接続される第１電極と、照射された放射線のエネルギに応じて電荷を発生させる半導体層と、前記半導体層を挟んで前記第１電極の対極側に配置される第２電極と、前記第１電極と前記半導体層との間に設けられた絶縁層とを備えて構成されており、
   前記検出部上の全ての前記放射線検出素子から前記データを読み出す期間を１フレームとするとき、前記制御手段は、前記放射線検出素子からの前記フレームごとの読み出し処理を繰り返し行うとともに、前記読み出し回路により読み出される前記データの値に基づいて少なくとも放射線の照射開始を検出し、放射線の照射が開始された時点で前記読み出し処理を行っているフレーム以降の所定数の各フレームで読み出された前記放射線検出素子ごとの前記データを前記記憶手段に記憶することを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記制御手段は、前記各フレームごとに前記検出部上の全ての前記放射線検出素子から読み出された前記データの合計値に基づいて放射線の照射の開始を検出す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。
3. 前記制御手段は、前記各走査線に接続されている前記各放射線検出素子から読み出された前記データの積算値に基づいて放射線の照射の開始を検出す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。
4. 前記放射線検出素子は、前記絶縁層が、前記第１電極および前記半導体層との間に設けられる代わりに、前記第２電極と前記半導体層との間に設けら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。
5. 照射された放射線を別の波長の電磁波に変換して前記放射線検出素子に照射するシンチレータを備え、
   前記スイッチ手段には、前記シンチレータから照射された電磁波を遮光する遮光材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。

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