JP2014179356A - 放射線画像検出装置、および放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＭＯＳイメージセンサの大面積化に伴う垂直走査回路からの垂直走査信号の伝達遅延、減衰を抑える。
【解決手段】電子カセッテ１４のＸ線検出器４０を構成するＣＭＯＳイメージセンサ４１は、複数の画素６１がマトリクス状に配列されてなる撮像領域６２、および該撮像領域６２の垂直走査方向（Ｙ方向）に沿う二辺のうちの一方の側に配置され、画素６１に対して行単位で垂直走査信号を発する垂直走査回路６３で構成される複数の長方形状ブロック４２を行方向に連ねてなる。ＣＭＯＳイメージセンサ４１は、ブロック４２の幅分Ｘ方向にステッパを順次移動させながら複数回露光を行うことで作製される。画素ピッチＤｐａに対する垂直走査回路６３の占有割合Ｄｖ／Ｄｐａは０．５（５０％）以下である。
【選択図】図６

Description

本発明は、放射線検出器に大判のＣＭＯＳイメージセンサを用いた放射線画像検出装置、および放射線撮影装置に関する。

最近、放射線撮影、例えばＸ線撮影の分野において、Ｘ線フイルムやイメージングプレート（ＩＰ）に代わり、フラットパネルディテクタ（ＦＰＤ；flat panel detector）を検出器として用いたＸ線画像検出装置が普及している。ＦＰＤには、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する画素がマトリックス状に配列されている。ＦＰＤは、画素毎に信号電荷を蓄積し、蓄積した信号電荷を信号処理回路で電圧信号に変換することで、被検体の画像情報を表すＸ線画像を検出し、これをデジタルな画像データとして出力する。

ＦＰＤを直方体形状の筐体に内蔵した電子カセッテ（可搬型のＸ線画像検出装置）も実用化されている。電子カセッテは、フイルムカセッテやＩＰカセッテ、ＣＲカセッテ用の既存の撮影台や専用の撮影台に取り付けて使用される他、据え置き型では撮影困難な部位を撮影するためにベッド上に置いたり被検体自身に持たせたりして使用される。また、自宅療養中の高齢者や、事故、災害等による急病人を撮影するため、撮影台の設備がない病院外に持ち出して使用されることもある。

ＦＰＤには、アモルファスシリコンをベースとしたＴＦＴ型と単結晶シリコンをベースとしたＣＭＯＳ型がある。ＣＭＯＳ型は単結晶シリコンベースであるため電子の移動度が高く、このためＴＦＴ型と比べて高速駆動が可能でフレームレートを高くすることができるとともに高感度化が容易であり、特に動画撮影に好適である。またＣＭＯＳ型はトランジスタのオン抵抗が小さいので、オン抵抗が大きくＴＦＴを大型化せざるを得ないＴＦＴ型と比べて画素開口率を大きくとることができ、画像の高精細化の点でも有利である。

特許文献１には、８インチシリコンウエハから一枚取りでＣＭＯＳイメージセンサを作製し、これを複数枚繋ぎ合わせて（タイリングして）大面積化を図ったＸ線画像検出装置が記載されている。ＣＭＯＳイメージセンサは、垂直、水平シフトレジスタ（垂直、水平走査回路）を有効画素領域（撮像領域）内に設けた構成である。

特開平２００２−０９０４６２号公報

上記のようにＣＭＯＳ型のＦＰＤは多くの利点を有しているが、ＣＭＯＳイメージセンサはシリコンウエハに撮像領域とともに垂直走査回路も作り込むため、撮像領域が形成される基板とは別に比較的大出力の垂直走査回路が設けられるＴＦＴ型と比べて垂直走査回路のパワーが弱く、ある行の画素から撮像信号を読み出すための行選択線に印加する垂直走査信号の伝達遅延、減衰が起こり易いという問題がある。行選択線の配線長が長ければ長い程、垂直走査信号の伝達遅延、減衰は顕著となる。

特許文献１では、８インチシリコンウエハから一枚取りしたＣＭＯＳイメージセンサの垂直走査を一つの垂直走査回路で賄っているので、無視できない垂直走査信号の伝達遅延、減衰が起こる可能性が高いことは明白である。それにも関わらず特許文献１では垂直走査信号の伝達遅延、減衰を防止する施策を講じていない。また、特許文献１のＣＭＯＳイメージセンサの作り方でＣＭＯＳイメージセンサの大面積化を図るため、単純にシリコンウエハをより大きいサイズにしてそこから取り出すＣＭＯＳイメージセンサの面積を大きくすると、さらに垂直走査信号の伝達遅延、ノイズの重畳が起こる可能性が高まり、ＣＭＯＳイメージセンサの大面積化の妨げともなる。

本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣＭＯＳイメージセンサの大面積化に伴う垂直走査回路からの垂直走査信号の伝達遅延、減衰を抑えることにある。

上記目的を達成するために、本発明の放射線画像検出装置は、一枚のシリコンウエハから作製されるＣＭＯＳイメージセンサであり、複数の画素がマトリクス状に配列されてなる撮像領域と、該撮像領域の垂直走査方向に沿う二辺のうちの一方の側に配置され、画素に対して行単位で垂直走査信号を発する垂直走査回路とで構成される複数の長方形状ブロックを行方向に連ねてなるＣＭＯＳイメージセンサと、前記ＣＭＯＳイメージセンサの全面と対面するように配置され、放射線源から照射された放射線を可視光に変換して前記撮像領域に入射させるシンチレータとを備えることを特徴とする。なお、長方形状ブロックは、その長辺がＣＭＯＳイメージセンサの画素の列（Ｙ方向）に平行となるよう設けられる。

画素ピッチをＤｐａ、垂直走査回路の幅をＤｖとしたとき、画素ピッチＤｐａに対する垂直走査回路の占有割合Ｄｖ／Ｄｐａ≦０．５を満たすことが好ましい。

前記ＣＭＯＳイメージセンサは、前記ブロックの幅分行方向にステッパを順次移動させながら複数回露光を行うことで作製される。

前記ＣＭＯＳイメージセンサは、画素から出力された撮像信号を保持し、ノイズ除去を行う相関二重サンプリング回路と、撮像信号を出力する画素列を選択するための列選択トランジスタと、前記列選択トランジスタに水平走査信号を出力する水平走査回路とからなる回路部、および撮像信号を所定の増幅率で増幅し、Ａ／Ｄ変換して外部に出力する出力回路を有し、前記回路部および前記出力回路は前記複数の長方形状ブロックに共通して設けられている。あるいは、前記回路部および前記出力回路は前記複数の長方形状ブロック毎に個別に設けられていてもよい。

前記ＣＭＯＳイメージセンサおよび前記シンチレータが可搬型の筐体に収納された電子カセッテであることが好ましい。

また、本発明の放射線撮影装置は、一枚のシリコンウエハから作製されるＣＭＯＳイメージセンサであり、複数の画素がマトリクス状に配列されてなる撮像領域と、該撮像領域の垂直走査方向に沿う二辺のうちの一方の側に配置され、画素に対して行単位で垂直走査信号を発する垂直走査回路とで構成される複数の長方形状ブロックを行方向に連ねてなるＣＭＯＳイメージセンサ、並びに前記ＣＭＯＳイメージセンサの全面と対面するように配置され、放射線源から照射された放射線を可視光に変換して前記撮像領域に入射させるシンチレータを有する放射線画像検出装置と、前記放射線画像検出装置の動作を統括的に制御する撮影制御装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、一枚のシリコンウエハから作製されるＣＭＯＳイメージセンサを撮像領域と垂直走査回路からなる複数の長方形状ブロックから構成するので、ＣＭＯＳイメージセンサの大面積化に伴う垂直走査回路からの垂直走査信号の伝達遅延、減衰を抑えることができる。

Ｘ線撮影システムの構成を示す概略図である。 電子カセッテの構成を示す斜視図である。 電子カセッテの構成を示す断面図である。 Ｘ線検出器の構成を示す分解斜視図である。 ＣＭＯＳイメージセンサとシリコンウエハを示す図である。 ＣＭＯＳイメージセンサの部分拡大平面図である。 ＣＭＯＳイメージセンサの電気的構成を示すブロック図である。 Ｘ線撮影システムの電気的構成を示すブロック図である。 ＣＭＯＳイメージセンサの別の実施形態を示すブロック図である。

図１において、Ｘ線撮影システム２は、病院の撮影室に設置される撮影装置１０、および撮影室の隣の小部屋等に設置される撮影制御装置１１、コンソール１２（ともに図８参照）からなり、臥位と立位の両方の撮影が可能である。

撮影装置１０は、Ｘ線源１３、および電子カセッテ１４を有する。Ｘ線源１３は、撮影制御装置１１に有線接続され、撮影制御装置１１から電力が供給される。Ｘ線源１３は立位、臥位撮影に兼用され、ドライバ８１（高電圧発生器、図８参照）からの高電圧によりＸ線を発生するＸ線管１５、およびＸ線管１５が発生したＸ線の照射野を矩形状に規制する照射野限定器（コリメータ）１６を有する。

Ｘ線管１５は、熱電子を放出するフィラメントからなる陰極と、陰極から放出された熱電子が衝突してＸ線を放射する陽極（ターゲット）とからなる。ターゲットは円板形状をしており、回転により円周軌道上で焦点が移動して、熱電子が衝突する焦点の発熱が分散する回転陽極である。照射野限定器１６は、Ｘ線を遮蔽する複数枚の鉛板を井桁状に配置し、Ｘ線を透過させる照射開口が中央に形成されたものであり、鉛板の位置を移動することで照射開口の大きさを変化させて、照射野を限定する。

Ｘ線源１３は、鉛直軸および水平軸回りに所定角度回動可能なアーム（図示せず）を介して、鉛直軸方向に伸縮する支柱１７の下端に取り付けられている。Ｘ線源１３は、アームおよび支柱１７によって、水平面および鉛直軸方向の所望の位置に移動させることができる。

電子カセッテ１４は、Ｘ線源１３から照射されて被検体を透過したＸ線を受けてＸ線画像を出力する。電子カセッテ１４は、略矩形状で偏平な形状を有し、平面サイズはフイルムカセッテやＩＰカセッテ、ＣＲカセッテと略同様の大きさ（国際規格ＩＳＯ４０９０：２００１に準拠した大きさ）である。

電子カセッテ１４は、筐体５０（図２および図３参照）のサイズがフイルムカセッテやＩＰカセッテ、ＣＲカセッテと略同様の大きさであるため、フイルムカセッテやＩＰカセッテ、ＣＲカセッテ用の既存の撮影台にも取り付け可能である。電子カセッテ１４は撮影室一部屋に複数台、例えば立位撮影台１８ａ、臥位撮影台１８ｂ用に二台配備される。電子カセッテ１４は、立位撮影台１８ａや臥位撮影台１８ｂにセットするのではなく、被検体が仰臥するベッド上に置いたり被検体自身に持たせたりして単体で使用することも可能である。

電子カセッテ１４は、撮像領域６２（図４等参照）がＸ線源１３と対向する姿勢で保持されるよう、立位撮影台１８ａ、臥位撮影台１８ｂの各ホルダ１９ａ、１９ｂに着脱自在にセットされる。Ｘ線源１３は、撮影室の天井に敷設されたレール等からなる移動機構（図示せず）により支柱１７毎撮影室内の所定範囲を移動可能であり、立位撮影台１８ａおよび臥位撮影台１８ｂで共用される。

図２において、電子カセッテ１４にはアンテナ３０、およびバッテリ３１が内蔵されており、撮影制御装置１１との無線通信が可能である。バッテリ３１は、電子カセッテ１４の各部を動作させるための電力を供給する。バッテリ３１は、薄型の電子カセッテ１４内に収まるよう比較的小型のものが使用される。バッテリ３１は、電子カセッテ１４の一側面に設けられた蓋３２を開けて外部に取り出すことができ、電子カセッテ１４から外部に取り出して専用のクレードルにセットして充電することが可能である。アンテナ３０は、無線通信のための電波を撮影制御装置１１との間で送受信する。

電子カセッテ１４には、アンテナ３０に加えてソケット３３が設けられている。ソケット３３は、蓋３２と反対側の電子カセッテ１４の一側面に配置されている。ソケット３３は撮影制御装置１１と有線接続するために設けられており、ソケット３３には撮影制御装置１１に繋がれた複合ケーブル３４のコネクタ３５が差し込まれる。複合ケーブル３４は、バッテリ３１の残量不足等で電子カセッテ１４と撮影制御装置１１との無線通信が不可能になった場合に使用される。ソケット３３にコネクタ３５を挿して複合ケーブル３４を使用した場合、撮影制御装置１１との有線通信が可能になるとともに撮影制御装置１１から電子カセッテ１４に給電することが可能となる。

図３および図４に示すように、電子カセッテ１４はＸ線検出器４０を内蔵している。Ｘ線検出器４０はＣＭＯＳイメージセンサ４１を有する。ＣＭＯＳイメージセンサ４１は正方形状をしており、同形、同サイズの複数個（本例では十個）の長方形状ブロック４２で構成される。ブロック４２は、その長辺がＣＭＯＳイメージセンサ４１の画素６１（図６等参照）の列に平行となるよう設けられている。

ＣＭＯＳイメージセンサ４１上には、Ｘ線を可視光に変換するシンチレータ（蛍光体）４３が設けられている。Ｘ線検出器４０はシンチレータ４３によって変換された可視光をＣＭＯＳイメージセンサ４１の画素６１で光電変換する間接変換型である。シンチレータ４３は、ＣｓＩ（ヨウ化セシウム）やＧＯＳ（ガドリウムオキシサルファイド）からなり、ＣＭＯＳイメージセンサ４１の撮像領域６２の全面と対面するように配置されている。

筐体５０は、ＣＭＯＳイメージセンサ４１およびシンチレータ４３からなるＸ線検出器４０を、Ｘ線を照射する前側から覆う前カバー５１と、反対側の背面から覆う背面カバー５２とからなる。各カバー５１、５２は導電性樹脂からなる。前カバー５１には矩形状の開口が形成されており、開口には透過板５３が取り付けられている。透過板５３は、軽量で剛性が高く、かつＸ線透過性が高いカーボン材料で形成されている。各カバー５１、５２、および透過板５３は、電子カセッテ１４への電磁ノイズの侵入、および電子カセッテ１４から外部への電磁ノイズの放射を防止する電磁シールドとして機能する。

Ｘ線検出器４０の背面側には、ベース板５４、および複数の回路基板５５が順に配置される。ベース板５４は例えばステンレス製であり、前側にＣＭＯＳイメージセンサ４１が、背面側に回路基板５５がそれぞれ取り付けられる。回路基板５５には、画素６１から読み出された撮像信号をデジタルデータに変換して出力する出力回路７２（図７参照）や、出力回路７２、および画素６１を駆動して撮像信号を読み出させる走査回路の動作を制御する制御回路等を備えた信号処理部８６（図８参照）を構成する回路素子が形成されている。回路基板５５は、図示しないフレキシブルケーブル等でＣＭＯＳイメージセンサ４１と接続される。

図５に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ４１は、ＣＭＯＳプロセスにより一枚のφ３００ｍｍの１２インチシリコンウエハ（８インチでも可）６０から作製される。一つのブロック４２の幅はステッパ（露光装置）で一回に露光可能な幅と同一である。ＣＭＯＳイメージセンサ４１は、ブロック４２の幅分Ｘ方向にステッパを順次移動させながら複数回露光を行うことで作製される。

ブロック４２の部分拡大平面図である図６に詳しく示すように、各ブロック４２は光の入射量に応じた信号電荷を蓄積する複数の画素６１を配列してなる撮像領域６２を備えている。複数の画素６１は、所定のピッチで二次元（ＸＹ平面上）にｎ行×ｍ列（例えばｎ、ｍ＝１００）のマトリクス状に配列されている。

各ブロック４２の撮像領域６２の脇（垂直走査方向（Ｙ方向）に沿う二辺のうちの一方の側）には、ブロック４２毎の撮像信号の読み出し動作を担う垂直走査回路６３が形成されている。一つのブロック４２は撮像領域６２とその脇の垂直走査回路６３のペアからなる。また、各ブロック４２の下には、垂直走査回路６３と直交するＸ方向に、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路７０、列選択トランジスタ７１、および水平走査回路７３（ともに図７参照）を含む回路部６４が形成されている。ブロック４２毎に設けられる垂直走査回路６３とは異なり、回路部６４は各ブロック４２で共通である。

各ブロック４２の垂直走査回路６３の隣の画素６１ｂは、垂直走査回路６３を形成するために、垂直走査回路６３と隣り合わせていない画素６１ａの幅Ｄｐａ（言い換えれば画素６１のピッチ）よりも若干幅Ｄｐｂが狭く形成されている。このため、画素６１ａは正方形状であるが画素６１ｂは矩形状となっている。

各幅寸法は、例えば画素６１ａの幅Ｄｐａ＝１６０μｍであった場合、画素６１ｂの幅Ｄｐｂ＝１４０μｍ、垂直走査回路６３の幅Ｄｖ＝２０μｍである。画素６１のピッチを狭めれば画素数を多くすることができて高解像度化が可能であるが、垂直走査回路６３の幅に対して画素６１ｂの幅がさらに狭まる結果となるため、シンチレータ４３からの可視光に対する画素６１ｂの感度を十分確保するためには、画素ピッチＤｐａに対する垂直走査回路６３の占有割合Ｄｖ／Ｄｐａが０．５（５０％）以下であることが好ましい。ＣＭＯＳイメージセンサ４１はＴＦＴ型に比して高感度化が容易であり、垂直走査回路６３のために画素６１ａよりも光電変換部の面積（受光面積）が減少する画素６１ｂにおいても感度補正を行うことで十分な感度を確保することが可能である。そして、垂直走査回路６３は例示した２０μｍまで微細化が可能であるため、Ｄｐａ≧４０μｍであればよい。

図７において、画素６１は、フォトダイオードＤ１、増幅用トランジスタＭ１、画素選択用トランジスタＭ２、およびリセット用トランジスタＭ３を有する。フォトダイオードＤ１は、光電変換によって、入射光量に応じた信号電荷を生成するとともに、これを蓄積する。フォトダイオードＤ１に蓄積された信号電荷は、増幅用トランジスタＭ１によって撮像信号として増幅され、画素選択用トランジスタＭ２によって、所定のタイミングで画素６１外に出力される。また、フォトダイオードＤ１に蓄積された信号電荷は、所定のタイミングでリセット用トランジスタＭ３を介してドレインに排出される。画素選択用トランジスタＭ２、およびリセット用トランジスタＭ３はＮチャンネルトランジスタであり、ゲートにＨｉｇｈレベル“１”が印加されるとオン、Ｌｏｗレベル“０”が印加されるとオフとなる。

各ブロック４２の撮像領域６２には、垂直走査回路６３から水平方向（Ｘ方向）に行選択線Ｌ１および行リセット線Ｌ２が配線されているとともに、ＣＤＳ回路７０から垂直方向（Ｙ方向）に列信号線Ｌ３が配線されている。行選択線Ｌ１は、画素選択用トランジスタＭ２のゲートに接続されており、行リセット線Ｌ２は、リセット用トランジスタＭ３のゲートに接続されている。また、列信号線Ｌ３は、画素選択用トランジスタＭ２のソースに接続され、ＣＤＳ回路７０を介して、対応する列の列選択トランジスタ７１に接続されている。

ＣＤＳ回路７０は、垂直走査回路６３によって選択された行選択線Ｌ１に接続された画素６１の撮像信号を、図示しないタイミングジェネレータ（ＴＧ）から入力されるクロック信号に基づいて保持し、ノイズ除去を行う。水平走査回路７３は、ＴＧから入力されるクロック信号に基づいて水平走査信号を発生し、列選択トランジスタ７１のオン、オフ制御を行う。

列選択トランジスタ７１は、出力回路７２に接続された出力バスライン７４とＣＤＳ回路７０との間に設けられており、水平走査信号に応じて、出力バスライン７４に撮像信号を転送させる画素を選択する。出力回路７２は、ＣＤＳ回路７０から出力バスライン７４に順に転送される撮像信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換して出力する。

垂直走査回路６３は、垂直走査用シフトレジスタとリセット用シフトレジスタを備えている。垂直走査用シフトレジスタは、ＴＧから入力されるクロック信号に基づいて、垂直走査信号を発生し、行選択線Ｌ１を一行ずつ選択して、撮像信号を列信号線Ｌ３に出力させる画素６１の行を変更する。リセット用シフトレジスタは、行リセット線Ｌ２を一行ずつ選択して、信号電荷をリセット用トランジスタＭ３経由でドレインに排出する画素６１の行を変更する。

各ブロック４２の垂直走査回路６３は、ある行の画素６１に対して同時に垂直走査信号またはリセット信号を出力する。従って、ブロック４２に関係なく各ブロック４２を跨がる同じ行の画素６１から撮像信号が同時に出力され、リセットも同時に行われる。

図８において、撮影制御装置１１のＸ線源制御部８０は、ドライバ８１を介してＸ線源１３が照射するＸ線のエネルギースペクトルを決める管電圧、単位時間当たりの照射量を決める管電流、およびＸ線の照射時間を制御し、指定された撮影条件および動作タイミングにてＸ線管１８を動作させる。管電圧、管電流、照射時間といった撮影条件は、撮影制御装置１１の操作パネルを通じて放射線技師により設定される。ドライバ８１は、トランスによって入力電圧を昇圧して高圧の管電圧を発生し、高電圧ケーブルを通じてＸ線源１３に駆動電力を供給する。

カセッテ制御部８２は、電子カセッテ１４の各部の動作を統括的に制御する。カセッテ制御部８２は、ドライバ８３を介してＣＭＯＳイメージセンサ４１の動作を制御し、指定された動作タイミングにてこれらを動作させる。カセッテ制御部８２は、放射線技師によって照射スイッチ８４が操作され、Ｘ線源１３に照射を開始させるための照射開始信号が発せられたときに、Ｘ線源制御部８０と協働してＸ線源１３と電子カセッテ１１の同期制御を行う。

照射開始信号を受けた場合、Ｘ線源制御部８０は、ドライバ８１によるＸ線源１３への電力供給を開始するとともに、タイマを作動させてＸ線の照射時間の計測を開始する。そして、撮影条件で設定された照射時間が経過すると、Ｘ線の照射を停止させる。同様に、カセッテ制御部８２は、照射開始信号を受けてドライバ８３を介してＣＭＯＳイメージセンサ４１に信号電荷の蓄積動作を開始させ、撮影条件で設定された照射時間が経過したら撮像信号の読み出し動作に移行させる。Ｘ線の照射時間は、撮影条件に応じて変化するが、静止画撮影の場合には、Ｘ線の最大照射時間が約５００ｍｓｅｃ〜約２ｓ程度の範囲に定められている場合が多く、照射時間はこの最大照射時間を上限として設定される。

画像処理部８５は、電子カセッテ１４の信号処理部８６からＣＭＯＳイメージセンサ４１で得た一画面分の画像のデータを受け取り、オフセット補正やゲイン補正等の各種画像処理を施す。

コンソール１２は、撮影制御装置１１に対して撮影条件を送信する。撮影制御装置１１から送信されるＸ線画像はコンソール１２のディスプレイに表示される他、そのデータがコンソール１２内のハードディスクやメモリ、あるいはコンソール１２とネットワーク接続された画像蓄積サーバといったデータストレージデバイスに格納される。

コンソール１２は、患者の性別、年齢、撮影部位、撮影目的といった情報が含まれる検査オーダの入力を受け付けて、検査オーダをディスプレイに表示する。検査オーダは、ＨＩＳ（病院情報システム）やＲＩＳ（放射線情報システム）といった患者情報や放射線検査に係る検査情報を管理する外部システムから入力されるか、放射線技師により手動入力される。放射線技師は、検査オーダの内容をディスプレイで確認し、その内容に応じた撮影条件をコンソール１２の操作画面を通じて入力する。

以下、上記構成による作用について説明する。Ｘ線撮影システム２で撮影を行う場合には、まず、立位または臥位のいずれかの撮影台１８にセットされた電子カセッテ１４の高さを調節して、被検体の撮影部位と位置を合わせる。また、電子カセッテ１４の高さおよび撮影部位の大きさに応じて、Ｘ線源１３の高さや照射野の大きさを調整する。次いで電子カセッテ１４の電源を投入する。さらにコンソール１２から撮影条件を入力し、撮影制御装置１１に撮影条件を設定する。

撮影準備が完了すると、放射線技師によって照射スイッチ８４が押されて照射開始信号が送信され、Ｘ線の照射が開始される。また、Ｘ線の照射が開始されると、カセッテ制御部８２の制御の下、ＣＭＯＳイメージセンサ４１は蓄積動作に移行される。Ｘ線源制御部８０は、撮影条件で設定された照射時間が経過するとＸ線の照射を停止する。また、ＣＭＯＳイメージセンサ４１も撮影条件で設定された照射時間に相当する所定時間経過後に蓄積動作を終了して、読み出し動作へ移行する。読み出し動作では、垂直走査回路６３や水平走査回路７３により画素６１に蓄積された信号電荷が撮像信号として読み出され、信号処理部８６で各種信号処理が施されて画像が生成される。

画像のデータは信号処理部８６から画像処理部８５に送信されて各種画像処理が施された後、コンソール１２のディスプレイに表示されたりデータストレージデバイスに格納される。

以上説明したように、本発明によれば、撮像領域６２と垂直走査回路６３からなる複数のブロック４２でＣＭＯＳイメージセンサ４１を構成したので、ブロック４２で区分けせずに一つの垂直走査回路で撮像領域全体の読み出し動作を賄う場合と比べて、各ブロック４２の垂直走査回路６３が読み出し動作を受け持つ撮像領域６２の幅が狭くなる。このため、行選択線Ｌ１の配線長を短くすることができ（本例のように十個のブロック４２で構成するのであれば、一つの垂直走査回路で撮像領域全体の読み出し動作を賄う場合と比べて配線長は１／１０となる）、行選択線Ｌ１の冗長化による垂直走査信号の伝達遅延、減衰を抑えることができる。結果として、ＣＭＯＳイメージセンサの動作のさらなる高速化に寄与することができ、動画撮影に好適であるというＣＭＯＳイメージセンサの利点を存分に活かした使い方をすることができる。また、複数のブロックを連ねるだけで撮像領域の大面積化を容易に達成することができる。垂直走査信号の伝達遅延、減衰を抑えることは撮像領域の大面積化を図る場合に必須であり、大面積化が必要なＸ線撮影の用途に適用すれば特に有効な効果を奏することができる。

ブロック４２の幅分Ｘ方向にステッパを順次移動させながら複数回露光を行うことでＣＭＯＳイメージセンサ４１を作製するので、ステッパを回転させて向きを変えたりする手間を省くことができ、作製が容易である。また、ステッパの一回で露光可能な範囲を大きくすることなく、大面積のＣＭＯＳイメージセンサ４１を作製することができる。

画素ピッチＤｐａに対する垂直走査回路６３の占有割合Ｄｖ／Ｄｐａを０．５（５０％）以下としたので、垂直走査回路６３を設けることによる画素６１ｂの感度低下を抑えることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の構成を採り得ることはもちろんである。

図９に示すＣＭＯＳイメージセンサ９０のように、垂直走査回路６３だけでなく、回路部６４および出力回路７２もブロック４２毎に設けてもよい。こうすることで、画質に影響を与える程の欠陥画素が発生したブロック４２や垂直走査回路６３等に不具合が生じたブロック４２を正常なブロックに交換するといった対処を講じることができ、ＣＭＯＳイメージセンサの歩留り向上に寄与することができる。

上記実施形態では、１２インチシリコンウエハ６０から作製した一枚のＣＭＯＳイメージセンサ４１でＸ線検出器４０を構成しているが、ＣＭＯＳイメージセンサ４１を複数枚繋ぎ合わせて（タイリングして）さらなる大面積化を図ってもよい。この場合は画像処理部８５で複数枚のＣＭＯＳイメージセンサ４１の各々からの画像を合成して最終的に出力する画像とする。

Ｘ線撮影システム２は病院の撮影室に据え置かれるタイプに限らず、回診車に搭載されるタイプや、Ｘ線源、電子カセッテ、撮影制御装置等を事故、災害等の緊急医療対応が必要な現場や在宅診療を受ける患者の自宅に持ち運んでＸ線撮影を行うことが可能な可搬型のシステムに適用してもよい。また、可搬型のＸ線画像検出装置である電子カセッテに限らず、撮影台に据え付けるタイプのＸ線画像検出装置に適用してもよい。さらに、撮影部位は特に限定されず、胸部、腹部、あるいは乳房を撮影対象とするシステム等、如何なるものでもよく、撮影方法も静止画、動画撮影のいずれでもよい。

上記実施形態では、電子カセッテと撮影制御装置を別体で構成した例で説明したが、撮影制御装置の機能を電子カセッテの制御回路に内蔵する等、電子カセッテと撮影制御装置を一体化してもよい。また、撮影制御装置で画像処理を行うとしているが、コンソールで行ってもよい。さらに、コンソールに撮影制御装置の機能をもたせて一体化してもよい。

本発明は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線を使用する撮影システムにも適用することができる。

２ Ｘ線撮影システム
１０ 撮影装置
１１ 撮影制御装置
１２ コンソール
１３ Ｘ線源
１４ 電子カセッテ
４０ Ｘ線検出器
４１、９０ ＣＭＯＳイメージセンサ
４２ ブロック
４３ シンチレータ
６０ シリコンウエハ
６１、６１ａ、６１ｂ 画素
６２ 撮像領域
６３ 垂直走査回路
６４ 回路部
７３ 水平走査回路
８２ カセッテ制御部
８５ 画像処理部

Claims (7)

1. 一枚のシリコンウエハから作製されるＣＭＯＳイメージセンサであり、複数の画素がマトリクス状に配列されてなる撮像領域と、該撮像領域の垂直走査方向に沿う二辺のうちの一方の側に配置され、画素に対して行単位で垂直走査信号を発する垂直走査回路とで構成される複数の長方形状ブロックを行方向に連ねてなるＣＭＯＳイメージセンサと、
   前記ＣＭＯＳイメージセンサの全面と対面するように配置され、放射線源から照射された放射線を可視光に変換して前記撮像領域に入射させるシンチレータとを備えることを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 画素ピッチをＤｐａ、垂直走査回路の幅をＤｖとしたとき、画素ピッチＤｐａに対する垂直走査回路の占有割合Ｄｖ／Ｄｐａ≦０．５を満たすことを特徴とする請求項１に記載の放射線画像検出装置。
3. 前記ＣＭＯＳイメージセンサは、前記ブロックの幅分行方向にステッパを順次移動させながら複数回露光を行うことで作製されることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像検出装置。
4. 前記ＣＭＯＳイメージセンサは、画素から出力された撮像信号を保持し、ノイズ除去を行う相関二重サンプリング回路と、
   撮像信号を出力する画素列を選択するための列選択トランジスタと、
   前記列選択トランジスタに水平走査信号を出力する水平走査回路とからなる回路部、
   および撮像信号を所定の増幅率で増幅し、Ａ／Ｄ変換して外部に出力する出力回路を有し、
   前記回路部および前記出力回路は前記複数の長方形状ブロックに共通して設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
5. 前記ＣＭＯＳイメージセンサは、画素から出力された撮像信号を保持し、ノイズ除去を行う相関二重サンプリング回路と、
   撮像信号を出力する画素列を選択するための列選択トランジスタと、
   前記列選択トランジスタに水平走査信号を出力する水平走査回路とからなる回路部、
   および撮像信号を所定の増幅率で増幅し、Ａ／Ｄ変換して外部に出力する出力回路を有し、
   前記回路部および前記出力回路は前記複数の長方形状ブロック毎に個別に設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
6. 前記ＣＭＯＳイメージセンサおよび前記シンチレータが可搬型の筐体に収納された電子カセッテであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の放射線画像検出装置。
7. 一枚のシリコンウエハから作製されるＣＭＯＳイメージセンサであり、複数の画素がマトリクス状に配列されてなる撮像領域と、該撮像領域の垂直走査方向に沿う二辺のうちの一方の側に配置され、画素に対して行単位で垂直走査信号を発する垂直走査回路とで構成される複数の長方形状ブロックを行方向に連ねてなるＣＭＯＳイメージセンサ、並びに前記ＣＭＯＳイメージセンサの全面と対面するように配置され、放射線源から照射された放射線を可視光に変換して前記撮像領域に入射させるシンチレータを有する放射線画像検出装置と、
   前記放射線画像検出装置の動作を統括的に制御する撮影制御装置とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。

Images