JP2017169064A - 放射線検出装置、及び放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線検出装置において、外来の交流磁界に起因する画像ノイズを低減する。
【解決手段】放射線検出装置は、放射線を検出するための複数の検出部が駆動信号線と画像信号線により二次元のアレイ状に配置された平面状の放射線検出パネルと、検出部を駆動させるために駆動信号線を駆動する出力回路と、駆動された検出部から画像信号線を介して信号を読み出す読み出し回路と、放射線検出パネルに近接して配置された導電層と、読み出し回路のグランドと導電層とを接続する第一の接続部材と、駆動信号線に駆動オフバイアスを提供する配線と導電層とを接続する第二の接続部材と、を有し、第一の接続部材、第二の接続部材、駆動信号線、画像信号線、導電層により、交流磁界に起因した誘導電流が流れる閉回路が形成され、第一の接続部材は、放射線検出パネルの読み出し回路が接続される辺の略中央に接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放射線を検出する放射線検出装置、およびその放射線検出装置を用いて放射線画像の撮像を行う放射線撮像システムに関する。

近年、放射線を電気信号に変換する変換素子が二次元のアレイ状に配置されたセンサアレイを用いたフラットパネル型の放射線検出装置が普及している。このようなセンサアレイは、一般的に、ガラス基板上に形成した変換素子と変換素子によって変換された電気信号を外部に転送するＴＦＴなどのスイッチ素子とを含む画素（検出部）をアレイ状に二次元配置することにより構成される。特許文献１には、このようなセンサアレイを用いて画像を得る構成が記載されている。特許文献１に記載の構成では、ガラス基板の外部またはその基板上にスイッチ素子を駆動するためのゲートドライバと電荷を検出するためのセンスアンプとがそれぞれ複数配置される。ゲートドライバが駆動信号線を介してスイッチ素子を駆動し、センスアンプが変換素子から画像信号線を介して電気信号を読み出し、読み出された電気信号から画像が形成される。

病院等の撮影室には、放射線検出装置とともに、放射線を放射するための装置又はその他の診断装置等が設置されている。これらの装置の中には大電力で使用される装置が含まれている場合がある。このような環境では、大電力を使用する装置（以下、大電力装置）からの電磁エネルギーが、他の機器に対する磁界ノイズとなり、これらの機器における誤動作や性能の低下を引き起こすことがある。微弱な電荷を検出する放射線検出装置に外部から交流磁界が加えられると、撮像された画像にラインアーチファクトと呼ばれる横縞状の画像ノイズが現れる。これらのノイズは特に、上述の大電力装置、Ｘ線発生装置のインバータなどから発生し、１ｋＨｚから１００ｋＨｚ程度と比較的低い周波数帯域を有する。また、このような交流磁界は、放射線検出装置と大電力装置の設置状況や使用状況により、さまざまな方向から到来しうる。

特許文献２，３には、上述のような交流磁界による画像ノイズを低減するための構成が提案されている。特許文献２では、外部から特定の周波数および特定の振幅で到来する交流磁界に対し、暗画像と放射線画像の読み出し時間を調整し、最終的な画像から交流磁界による影響を減算処理により消去する構成が記載されている。また、特許文献３では、放射線検出装置の放射線が照射される側から、導電性部材、光電変換部、シンチレータの順に配置することで電磁ノイズの影響を低減する構成が記載されている。

特許第４０１８７２５号公報 特開２０１２−１１９７７０号公報 特開２０１２−１１２７２６号公報

しかしながら、特許文献２の技術では、暗画像取得時と放射線画像取得時において、交流磁界の周波数又は振幅が変化した場合に、減算処理において交流磁界による画像ノイズを除去することができない。さらに、特許文献２では、暗画像の取得開始から放射線画像の取得開始までの時間を、外来磁界周期の整数倍にすることが要求される。そのため、画像取得間隔を外来磁界の周期に合わせて遅らせる必要が生じ、撮影速度が低下するという課題があった。また、外来磁界周期をあらかじめ把握しておく必要があった。また、特許文献３においては、放射線入射方向からの電磁ノイズに関しては低減できるものの、放射線検出装置に水平方向から到来する交流磁界については効果を得ることが困難であるという課題があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、放射線検出装置において、交流磁界に起因する画像ノイズを低減することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による放射線検出装置は以下の構成を備える。すなわち、
放射線を検出するための複数の検出部が駆動信号線と画像信号線により二次元のアレイ状に配置された平面状の放射線検出パネルと、
前記検出部を駆動させるために前記駆動信号線を駆動する出力回路と、
駆動された前記検出部から前記画像信号線を介して信号を読み出す読み出し回路と、
前記放射線検出パネルに近接して配置された導電層と、
前記読み出し回路のグランドと前記導電層とを接続する第一の接続部材と、
前記駆動信号線に駆動オフバイアスを提供する配線と前記導電層とを接続する第二の接続部材と、を備え、
前記第一の接続部材、前記第二の接続部材、前記駆動信号線、前記画像信号線、前記導電層により、交流磁界に起因した誘導電流が流れる閉回路が形成され、
前記第一の接続部材は、前記放射線検出パネルの前記読み出し回路が接続される辺の略中央に接続されている。

本発明によれば、交流磁界に起因する画像ノイズを低減することが可能となる。

第１実施形態による放射線検出装置の構造の一例を示す図。 比較例としての放射線検出装置の構造を示す図。 比較例としての放射線検出装置に交流磁界が鎖交する様子を示す断面図。 放射線検出装置の第１の例において交流磁界が鎖交する様子を示す断面図。 駆動オフバイアスがグランド電位である場合の放射線検出装置の例を示す図。 第２実施形態による放射線検出装置の構造の一例を示す図。 第３実施形態による放射線検出装置の構造の一例を示す図。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る放射線検出装置について、具体的な構成と動作原理について説明する。本実施形態の放射線検出装置は、例えば、放射線を放射する放射線源とともに放射線撮像システムを構成する。このような放射線撮像システムにおいて、放射線検出装置は、放射線源から放射された放射線を検出してその検出結果に対応する電気信号を取得し、放射線撮像画像を形成する。なお、放射線撮像システムは、上述の放射線源及び放射線撮像画像を形成する機能を全て含む１つの装置であってもよいし、その少なくとも一部が別の装置として独立して存在する構成であってもよい。また、放射線は、Ｘ線であってもよいし、他の放射線であってもよい。

＜第１実施形態＞
図１（ａ）及び（ｂ）に、本実施形態による放射線検出装置１００の構造を示す。図１（ａ）は放射線検出装置１００の斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した放射線検出装置１００の回路的な模式図である。なお、図１（ａ）において、三次元の座標のＸ軸（Ｘ方向）、Ｙ軸（Ｙ方向）、Ｚ軸（Ｚ方向）をそれぞれ図示のように定義する。放射線は図中下方、すなわちＺ軸の原点側から照射されるものとする。また、ノイズ源となる交流磁界については、Ｚ方向から到来するものを垂直方向の交流磁界、ＸまたはＹ方向から到来するものを水平方向の交流磁界と呼ぶ。放射線検出装置１００は、放射線が照射される方向（すなわちＺ方向）に、導電層１、センサアレイ２及び支持基台３が重ねられた構成を有する。

導電層１は、センサアレイ２に近接して配置され、センサアレイ２と略同等の面積を持つシート状の導電材またはセンサアレイ２を覆う導電性の薄膜である。図１（ａ）では、導電層１はセンサアレイ２よりも放射線照射側に配置され、放射線以外の可視光の検出防止、不図示の蛍光体の保護および電界性のノイズ対策等の少なくともいずれかの目的で使用される。この場合、導電層１は、撮影時において放射線を透過させる必要があるため、例えば、放射線透過率が９９％以上となる厚さであることが必要である。導電層１は、センサアレイ２を覆うように形成された、例えば０．１〜１００μｍ程度の厚さのアルミニウムを含む薄膜であってもよい。

なお、導電層１は、上記に限定されるものではなく、放射線透過率が９９％以上ある導電性の材料であれば、他の材料によって形成されてもよいし、または厚さが上述の範囲外であってもよい。また、Ｚ方向に複数の導電層が配置されてもよく、その場合、センサアレイ２に最も近接した導電層を本実施形態の導電層１として用いるのが好ましい。また、センサアレイ２に最も近接した導電層であれば、センサアレイ２よりも放射線照射側から遠い位置に配設されていてもよい。例えば、非導電性の支持基台３が用いられた場合においてフレームグランドとして設けられた導電層を、本実施形態の導電層１として適用することができる。この場合、導電層１は、撮影時において放射線を透過させる必要性は無い。

なお、図１（ｂ）の模式図では、図１（ａ）とは異なりセンサアレイ２よりも放射線照射側から遠い位置に導電層１を配置して示している。これは、後述する閉回路Ｃ１の理解を促すためであり、導電層１がセンサアレイ２より放射線照射側にあっても後述と同様の説明が成り立つ。また、支持基台３は接地されている（フレームグランドに接続されている）。

センサアレイ２は、ガラス等の絶縁性表面を有する基板上に、放射線を検出するための複数の検出部（画素）が駆動信号線６と画像信号線７により二次元のアレイ状に配置された平面状の放射線検出パネルである。複数の検出部の各々は、変換素子４及びスイッチ素子５を含む。また、センサアレイ２には、スイッチ素子５を駆動するための駆動信号線６と、変換素子４による放射線の検出結果を、スイッチ素子５を介して出力させるための画像信号線７とが配線される。なお、センサアレイ２においては、スイッチ素子５の構造や、駆動信号線６と画像信号線７とが交差することに起因して形成される、意図しない静電容量として、寄生容量８が存在し得る。

変換素子４は、放射線（あるいは不図示のシンチレータが発生した光）を電気信号に変換する素子である。スイッチ素子５はたとえば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等で構成される。上述のように、変換素子４とスイッチ素子５とがペアで１つの画素に対応した検出部を構成し、この検出部が、センサアレイ２において、二次元のアレイ状に配置され、複数の画素からなる放射線撮像画像を取得するための放射線検出パネルとして機能する。駆動信号線６は、検出部の二次元のアレイにおけるそれぞれの行に対応して配置され、各行の検出部のスイッチ素子５に対して、駆動オンバイアスおよび駆動オフバイアスのいずれかを供給する。駆動オンバイアスおよび駆動オフバイアスは、電源基板９より、フレキシブル基板１０を介して出力部１１から駆動信号線６へ供給される。しかしながら、このような構成に限られるものではなく、後述の読み出し基板１５もしくは出力基板１２に設けられた電源ＩＣ等より駆動オンバイアスおよび駆動オフバイアスが供給されてもよい。

出力部１１は、出力基板１２と出力回路１３から構成され、上述のスイッチ素子５のそれぞれを駆動させる駆動回路として機能する。出力回路１３は、検出部を駆動させるために駆動信号線６を駆動する。すなわち、出力回路１３は、駆動信号線６へ、スイッチ素子５をオンするための駆動オンバイアスと、オフするための駆動オフバイアスのいずれかを、選択的に印加する。出力回路１３には、駆動オンバイアスと駆動オフバイアスおよび出力回路１３の動作を制御するデジタル信号が入力される。出力基板１２は、出力回路１３への制御信号の入出力や電力の供給を行う。なお、駆動オフバイアスは、スイッチ素子５をオフ状態にできる電位であればよく、本実施形態では、例えば、電源基板９より、フレキシブル基板１０を介して供給される電位である。また後述の変形例（図５）においては、駆動オフバイアスはグランド電位である。

画像信号線７は、検出部の二次元のアレイにおける列ごとに配置される。そして、駆動信号線６により駆動オンバイアスが供給されたスイッチ素子５に対応する変換素子４の電気信号、すなわち放射線の検出結果を、読み出し部１４へ伝達する。読み出し部１４は、読み出し基板１５と読み出し回路１６から構成され、放射線の検出結果を取得するための取得回路として機能する。読み出し回路１６は、駆動された検出部から画像信号線７を介して信号を読み出す。読み出し回路１６は、画像信号線７からの電気信号をＡ／Ｄコンバータ等でデジタル信号に変換し、読み出し基板１５へ伝送する。読み出し基板１５は、例えば、読み出し回路１６への制御信号の入出力を行い、場合によっては電力の供給も行う。

読み出し基板１５および出力基板１２は、それぞれ、ねじ等の締結部材を用いて複数の第一の固定部１７および複数の第二の固定部１８により、支持基台３に配置、固定される。支持基台３は、センサアレイ２、読み出し基板１５および出力基板１２を固定し支持するための基台である。支持基台３は、導電性の金属または、昨今の軽量化の要望に対し、軽量かつ強度の高い炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で金属メッシュを挟み込んだもの、あるいはＣＦＲＰ単体等で形成される。支持基台３がＣＦＲＰ単体等、非導電性の材料の場合は、フレームグランドとして機能させるため、支持基台３とセンサアレイ２の間に導電性の導電層を挟み込んで構成される。または、支持基台３とセンサアレイ２の間にフレームグランドとして機能する導電性部材を配置することもある。この導電性部材は上述した導電層１として使用することも可能である。なお、支持基台３のセンサアレイ２が固定される面と反対側の面に読み出し基板１５や出力基板１２が固定される。

出力回路１３及び読み出し回路１６は一般的には集積回路で構成され、不図示のＴＣＰ（Tape Carrier Package）、ＣＯＦ（Chip On Film）等のフレキシブル基板に搭載される。また、たとえばＣＯＧ（Chip On Glass）と呼ばれる実装方式により、出力回路１３及び読み出し回路１６がセンサアレイ２上に搭載されてもよい。

第一の接続部材１９は、読み出し回路１６（読み出し基板１５）のグランドと導電層１とを接続する部材である。第一の接続部材１９は、センサアレイ２の読み出し回路１６が搭載される辺の長さをＭとした場合に、略中央（Ｍ／２）の位置に設けられた第一の接続点２０に接続されることにより、読み出し基板１５のグランドと接続される。第一のインピーダンス素子２１は、出力基板１２に設けられ、駆動オフバイアスと出力基板１２のグランドの間を接続する。第一のインピーダンス素子２１は後述のようにノイズ成分を導電層１へ流す役割を担っており、たとえばコンデンサが用いられる。第二の接続部材２２は、交流磁界に起因した誘導起電力に関して図１（ｂ）に示される閉回路Ｃ１が形成されるように、駆動信号線に駆動オフバイアスを提供する配線と導電層１とを接続する。本実施形態では、第二の接続部材２２は、導電層１と第一のインピーダンス素子２１のグランドとを接続する部材である。換言すれば、第二の接続部材２２は、第一のインピーダンス素子２１を介して駆動オフバイアスを提供する配線と導電層１とを接続している。第二の接続部材２２は、センサアレイ２の出力回路１３が搭載される辺の長さをＮとした場合に、略中央（Ｎ／２）の位置に設けられた第二の接続点２３に接続されることにより、第一のインピーダンス素子２１のグランドと接続される。

以下、本実施形態の放射線検出装置１００の磁界に起因したノイズの低減に関わる動作原理について、図２の比較例を用いて説明する。図２（ａ）および図２（ｂ）は、比較例としての放射線検出装置２００を示す図である。放射線検出装置２００は、一般的な放射線検出装置の構成を有しており、第一の接続部材１９と第二の接続部材２２は存在せず、第一のインピーダンス素子２１が電源基板９に搭載されている。図２（ａ）は放射線検出装置２００の斜視図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の放射線検出装置２００の回路的な模式図である。なお、図２（ａ）および（ｂ）において、図１（ａ）および（ｂ）と同様の構成部分には同一符号が付されている。

放射線検出装置１００、２００においては、電磁誘導の法則により、放射線検出装置内の閉回路を、交流磁界、すなわち変動する磁束が貫くこと、すなわち鎖交することにより誘導起電力を生じる。そして、その誘導起電力が読み出し回路１６で検出される電気信号に重畳されることにより画像ノイズが発生する。この誘導起電力は、交流磁界の磁束密度および交流磁界が鎖交する閉回路の断面積に比例することが知られている。

図２（ａ）および（ｂ）において、交流磁界が鎖交する閉回路をＣ２で示す。この閉回路Ｃ２は、読み出し回路１６〜センサアレイ２〜出力回路１３〜出力基板１２（の駆動オフバイアスを供給する配線）〜フレキシブル基板１０（の駆動オフバイアスを供給する配線）〜第一のインピーダンス素子２１〜フレキシブル基板１０（のグランド）〜読み出し基板１５（のグランド）で形成され、最終的に読み出し回路１６へと至る。ここで、センサアレイ２上では、寄生容量８によって、画像信号線７から駆動信号線６への誘導起電力の伝搬経路が形成されている。なお、図２（ａ）および（ｂ）では一つの閉回路Ｃ２が記載されているが、実際には画像信号線７の１本に対して、全ての駆動信号線６により複数の閉回路Ｃ２が形成される。それら閉回路の経路長や断面積は、閉回路を形成する回路構成の物理的な配置位置により、それぞれ異なる。そして、１本の画像信号線７を流れる信号に重畳される画像ノイズ量は、これら全ての閉回路により誘導される誘導起電力ベクトルの総和によって表される。

以上の誘導起電力について、図３（ａ）から（ｄ）を用いて詳しく説明する。図３（ａ）は、図２（ａ）をａ−ａ’断面から見た場合に、１つの読み出し回路１６（１本の画像信号線７）に２つの閉回路が形成されるようすを表したものである。図中、点や斜線で塗りつぶされた領域を形成する閉回路は、図２（ａ）で示した閉回路Ｃ２、つまり、読み出し回路１６と出力回路１３によって形成される閉回路である。この塗りつぶされた部分がＸ方向からの交流磁界（すなわち紙面に垂直に照射される交流磁界）を受信する断面積となる。図３（ａ）において、右側の出力回路１３と読み出し回路１６によって形成される閉回路の交流磁界を受信する断面積は、点で塗りつぶされた領域＋斜線で塗りつぶされた領域となる。また、左側の出力回路１３と読み出し回路１６によって形成される閉回路の交流磁界を受信する断面積は斜線で塗りつぶされた領域である。

このような閉回路は全ての出力回路１３に対して存在し、１本の画像信号線に対応する読み出し回路１６における画像ノイズ量は、これら全ての閉回路により誘導される誘導起電力のベクトル総和となる。ここで、読み出し回路１６に誘導される誘導起電力の方向について考える。点で塗りつぶした領域に誘導される誘導起電力を点線の矢印、斜線で塗りつぶした領域に誘導される誘導起電力を実線の矢印で示すと、同じ方向から照射された交流磁界ノイズに対しては同じ方向に誘導起電力が発生することがわかる。よって、誘導起電力の総和は、複数の閉回路による相乗効果となり、画像ノイズ量が大きくなる。

次に、図２（ａ）をｂ−ｂ’断面から見た場合に、出力基板１２から離れた位置にある１本の読み出し回路１６について閉回路Ｃ２が形成されるようすを、図３（ｂ）に示す。この場合も同様に、点で塗りつぶした領域が交流磁界を受信する閉回路の断面積となる。図中に示された閉回路は一つであるが、奥行き方向には別の複数の出力回路１３によって形成される複数の閉回路が存在する。また、図３（ｃ）は、センサアレイ２のほぼ中央部に配置される読み出し回路１６が形成する閉回路を示し、斜線で塗りつぶした領域は、交流磁界を受信する断面積を示す。ここで、先ほどの図３（ｂ）の領域と比較してみると、図３（ｃ）の方が、読み出し回路１６が出力回路１３に近接した分だけ断面積が小さくなっていることが分かる。

さらに、出力回路１３に近接した読み出し回路１６の場合の閉回路および、交流磁界を受信する断面積を図３（ｄ）に示す。先ほどの図３（ｃ）と比較して、さらに断面積が小さくなっていることがわかる。すなわち、放射線検出装置２００においては、図３（ｂ）から図３（ｄ）のようにＹ方向から到来する交流磁界に対して、出力回路１３から遠くに配置された読み出し回路１６の画像ノイズが大きい。そして、読み出し回路１６が出力回路１３に近接するにつれて、画像ノイズ量は小さくなっていく。

これに対し、図１に示した放射線検出装置１００では、第一のインピーダンス素子２１が、出力基板１２に設けられ、駆動オフバイアスと出力基板１２のグランドの間を接続している。さらに、導電層１と読み出し基板１５のグランドを接続する第一の接続部材１９が、センサアレイ２の読み出し回路１６が接続される辺の長さＭに対して略中央に配置されている。またさらには、導電層１と第一のインピーダンス素子のグランドを接続する第二の接続部材２２が、センサアレイ２の出力回路１３が接続される辺の長さＮに対して略中央に配置されている。

以上の構成によれば、第一の接続部材１９、第二の接続部材２２、駆動信号線６、画像信号線７、導電層１により、交流磁界に起因した誘導電流が流れる閉回路Ｃ１が形成される。より具体的には、交流磁界ノイズの影響を受ける閉回路Ｃ１が図１（ｂ）に示されるように形成される。図１（ｂ）に示される閉回路Ｃ１は、読み出し回路１６〜センサアレイ２〜出力回路１３〜出力基板１２（の駆動オフバイアスを供給する配線）〜第一のインピーダンス素子２１〜第二の接続部材２２〜導電層１〜第一の接続部材１９〜読み出し基板１５（のグランド）で形成されている。ここで、センサアレイ２上では、寄生容量８によって、画像信号線７から駆動信号線６への伝搬経路が形成される。図１（ａ）および（ｂ）では閉回路Ｃ１は１つのみが記載されているが、実際は画像信号線７の１本に対し、全ての駆動信号線６により複数の閉回路Ｃ１が形成される。それら複数の閉回路の経路長や断面積は、閉回路を形成する回路構成の物理的な配置位置により異なる。そして、ある画像信号線７に対する画像ノイズ量は、これら全ての閉回路により誘導される誘導起電力ベクトルの総和として表されることになる。

ここで、外来の交流磁界により誘起される誘導起電力に関して閉回路Ｃ１を形成するために、第一のインピーダンス素子２１および第二の接続部材２２を誘導起電力の主経路とする必要がある。外来の交流磁界の主な周波数帯域は１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚであり、第一のインピーダンス素子２１が誘導起電力の主経路となるためにはこの周波数帯域において第一のインピーダンス素子２１が十分低いインピーダンスとなっている必要がある。本実施形態の場合、第一のインピーダンス素子２１が、駆動オフバイアスを供給する電源のインピーダンス以下となっていれば、第一のインピーダンス素子２１を主経路とすることができ、図１（ｂ）に示すような閉回路Ｃ１を形成することができる。なお、本実施形態では第一のインピーダンス素子２１としてコンデンサを使用するが、これに限定されることなく、例えばＬＣフィルタのようなものでもよい。

以下、図４（ａ）から（ｄ）を用いて、本実施形態の放射線検出装置１００における、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれから見た閉回路について、放射線検出装置２００の場合（図３（ａ）から（ｄ））と対比して説明する。図４（ａ）は、図１（ａ）の放射線検出装置１００をａ−ａ’断面から見た場合に、第二の接続部材２２により、１本の読み出し回路１６について２つの閉回路が形成されるようすを表したものである。図中、点で塗りつぶした領域は、読み出し回路１６から離れた位置にある出力回路１３（図中右側の出力回路１３）によって形成される閉回路Ｃ２である。この塗りつぶされた部分がＸ方向から、すなわち紙面に垂直に照射される交流磁界を受信する断面積となる。

一方、斜線で塗りつぶした領域は、読み出し回路１６に近い位置にある出力回路１３によって形成される閉回路であり、この閉回路も同様に交流磁界を受信する断面積となる。ここで、読み出し回路１６に誘導される誘導起電力の方向について考える。点で塗りつぶした領域に誘導される誘導起電力を点線の矢印、斜線で塗りつぶした領域に誘導される誘導起電力を実線の矢印で示した。これを見ると、読み出し回路１６の誘導起電力は、２つの閉回路でそれぞれ相殺される方向に誘起されている。そのため、これら２つの閉回路により生じた誘導起電力の読み出し回路１６での総和は大幅に小さくなる。このように、第二の接続部材２２よりも読み出し回路１６に近い側の閉回路と遠い側の閉回路により誘導起電力が相殺されることで、大幅に画像ノイズを低減することが可能となる（以下、相殺効果）。

図４（ａ）では、第二の接続部材２２よりも読み出し回路１６に近い側と遠い側の、第２の接続部材２２からほぼ同じ距離にある２つの閉回路のペアが示されている。複数の出力回路１３により、このような閉回路のペアが複数存在し、これらにより、読み出し回路１６における誘導起電力が相殺され、誘導起電力の総和が減少する。特に、出力回路１３が搭載される辺の略中央（約Ｎ／２の位置）に第二の接続部材２２を配置することによって、ほぼ全ての出力回路１３について上述のようなペアが形成され、より効果的に誘導起電力の総和を減少させることができる。

次に、図１（ａ）をｂ−ｂ’断面から見た場合に、出力基板１２から離れた位置にある１本の読み出し回路１６に閉回路Ｃ１が形成されるようすを、図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）において、点で塗りつぶした領域がＹ方向の交流磁界を受信する閉回路の断面積となる。なお、図中に示した閉回路は一つであるが、奥行き方向には別の複数の出力回路１３によって形成される複数の閉回路が存在する。

ここで、放射線検出装置２００において、同様の位置にある出力回路１３によって形成される閉回路（図３（ｂ））とその断面積を比較してみる。図３（ｂ）の場合は、第一の接続部材１９が存在しないため、出力回路１３と読み出し回路１６の間の経路は、互いに距離の離れた読み出し基板１５とセンサアレイ２が経路となり、交流磁界を受信する断面積が大きくなる。これに対して、図４（ｂ）の場合は、第一の接続部材１９の位置で伝搬経路がセンサアレイ２に近接した導電層１となるため、交流磁界を受信する断面積が減少する（以下、面積低減効果）。

次に、図４（ｃ）において、第一の接続部材１９とほぼ同位置にある読み出し回路１６へ誘起される誘導起電力について検討する。この場合、斜線で塗りつぶした領域が交流磁界を受信する閉回路の断面積となり、図３（ｃ）と比較すると、ほぼ無視できる程度の誘導起電力となる。よって、第一の接続部材とほぼ同位置、すなわち略中央にある読み出し回路１６における画像ノイズ量は、ほぼ無視できる量となり、従来に比べ大幅に低減することができる。さらに、図４（ｄ）のように、第一の接続部材１９よりも出力回路１３側に配置された読み出し回路１６へ誘起される誘導起電力について検討する。この場合、図４（ｄ）において斜線で塗りつぶした領域が交流磁界を受信する閉回路の断面積となる。この場合は図３（ｄ）とほぼ同等の断面積となる。

特に、センサアレイ２の出力回路１３が搭載される辺の略中央に第一の接続部材１９接続することにより大幅に交流磁界を受信する断面積を減少させることができる。たとえば図４（ｂ）の状態では、交流磁界を受信する断面積がほぼ半減する。画像ノイズ、すなわち誘導起電力の大きさは、交流磁界が鎖交する閉回路の断面積に比例するため、画像ノイズについても大幅に減少させることができる。

以上のように、１つの読み出し回路１６に着目した場合に、Ｘ方向の交流磁界に起因した誘導起電力については、第二の接続部材２２によって複数の閉回路による相殺効果が得られ、画像ノイズが低減される。また、Ｙ方向の交流磁界に起因した誘導起電力は、第一の接続部材１９による面積低減効果によって低減され、画像ノイズが低減される。特に、第二の接続部材２２をセンサアレイ２の出力回路１３が搭載される辺の略中央に、第一の接続部材１９をセンサアレイ２の読み出し回路１６が搭載される辺の略中央にそれぞれ配置することで、より効果的に画像ノイズを低減させることができる。

なお、略中央とは、厳密に中央に配置されている構成のみを意味するものに限定されるものでない。例えば、略中央とは、組み立て誤差や、回路の配置により多少中央からずれていても、実質的に中央に配置された状態を保持する構成を意味する。また、回路配置によっては、必ずしも中央に第一の接続部材１９や第二の接続部材２２を配置できない場合もあり得る。その場合、センサアレイ２の辺の１／４〜３／４の範囲であれば、Ｘ方向照射において相殺効果を得ることが可能であり、またＹ方向照射においても第一の接続部材１９が存在しない場合に比べて５０％以上のノイズの低減効果が得られる。さらには、本実施形態においては第一の接続部材１９と第二の接続部材２２はそれぞれ一つとしたが、これに限ったものではなく、上述の１／４〜３／４の範囲にあれば複数あっても低減効果が得られる。

以上のように、放射線検出装置１００には、導電層１と読み出し回路１６のグランドとを接続する第一の接続部材１９と、導電層１と駆動信号線６に駆動オフバイアスを提供する配線とを接続する第二の接続部材２２が設けられている。本実施形態によれば、第一の接続部材１９および第二の接続部材２２により、図１（ｂ）に示されるように、駆動信号線６と画像信号線７を含み、交流磁界に起因した誘導電流が流れる閉回路の経路に導電層１が含まれるようになる。その結果、図４（ａ）〜（ｄ）で説明したような、第一の接続部材１９による面積低減効果や第二の接続部材２２による相殺効果により、画像ノイズが低減される。

上記では、第二の接続部材２２が、駆動オフバイアスを提供する配線と導電層１とを、第一のインピーダンス素子２１を介して接続する構成を説明したが、駆動オフバイアスがグランド電位の場合、第一のインピーダンス素子２１は用いなくてもよい。この場合、図５に示されるように、駆動オフバイアスと出力基板１２のグランドの間を短絡することで、第二の接続部材を交流磁界に起因した誘導起電力の主経路とすることができる。その結果、図４で説明したように、導電層１を経路として含むように誘導起電力の閉回路Ｃ３が形成され、上記実施形態と同様のノイズ低減効果を得ることができる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、第二の接続部材２２および第一のインピーダンス素子２１のグランド側が、出力基板１２のグランドおよび支持基台３と直接に接続されていた。しかしながら、第二の接続部材２２および第一のインピーダンス素子２１のグランド側は、出力基板１２のグランドや支持基台３と接続されていなくてもよいし、所定のインピーダンス素子を介して接続されてもよい。第２実施形態では、第二の接続部材２２および第一のインピーダンス素子２１のグランド側が、出力基板１２のグランドおよび支持基台３とそれぞれ第二、第三のインピーダンス素子を介して接続される構成を説明する。

図６は、放射線検出装置１００の構造の第２の例を示す。図６では、回路的な模式図のみを示しているが、基本的な構造は図１（ａ）と同様であり、第一のインピーダンス素子２１、第一の接続部材１９および第二の接続部材２２は第１実施形態と同様の位置に配置されている。なお、第２実施形態（図６）において、第１の実施形態（図１）と同様の構成については、同一符号を付してある。

第２実施形態の放射線検出装置１００では、出力基板１２のグランドと第二の接続点２３の間に第二のインピーダンス素子２４が付加されている。さらに、支持基台３と第二の接続部材２２の間に第三のインピーダンス素子２５が付加されている。交流磁界を受信する閉回路Ｃ４は、第１実施形態における閉回路Ｃ１と同様である。しかしながら、第１実施形態では、第一のインピーダンス素子２１のグランドが支持基台３および出力基板１２のグランドに短絡して接続されているため、誘導起電力の一部が支持基台３または出力基板１２のグランドに分流してしまう。これに対し第２実施形態においては、図６のように第二のインピーダンス素子２４および第三のインピーダンス素子２５を設けることで、出力基板１２のグランドおよび支持基台３への分流が防止される。これにより、第１の実施形態で述べた、Ｘ方向の交流磁界に関する誘導起電力の相殺およびＹ方向の交流磁界に関する面積低減効果を最大限に発揮することが可能となり、更なる画像ノイズの低減が可能となる。

ここで、第二のインピーダンス素子２４および第三のインピーダンス素子２５の好適な値について述べる。第一のインピーダンス素子２１のグランドから読み出し基板１５のグランドへ流入／流出する誘導電流は以下の４つの経路に分流する。
（１）導電層１と第一の接続部材１９と第二の接続部材２２のインピーダンスの和。
（２）出力基板１２のグランドと支持基台３と第二のインピーダンス素子２４のインピーダンスの和。
（３）出力基板１２のグランドとフレキシブル基板１０のグランドと電源基板９のグランドと第二のインピーダンス素子２４のインピーダンスの和。
（４）支持基台３と第三のインピーダンス素子２５のインピーダンスの和。

よって、導電層１へ効率よく誘導電流を分流させるためには、第二のインピーダンス素子２４および第三のインピーダンス素子２５を、（１）導電層１と第一の接続部材１９と第二の接続部材２２のインピーダンスの和、以上に設定すれば良い。ここで、（１）導電層１と第一の接続部材１９と第二の接続部材２２のインピーダンスの和については、第一の接続部材１９と第二の接続部材２２のインピーダンスが支配的である。例えば、第一の接続部材１９と第二の接続部材２２がアルミニウム箔であり、厚さ３５μｍ、幅５ｍｍ、長さ１００ｍｍの場合、アルミニウムの抵抗率は２．６５×１０^−８（Ωｍ）であるので、（１）のインピーダンスは約３ミリオーム（ｍΩ）となる。よって、第二のインピーダンス素子２４および第三のインピーダンス素子２５を３ミリオーム（ｍΩ）以上とすることで、誘導電流を導電層１へ効率よく分流させることが可能となり、画像ノイズを低減できる。ここで、第二のインピーダンス素子２４および第三のインピーダンス素子２５は抵抗以外の素子でも良く、少なくとも交流磁界ノイズの周波数帯域である１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚにおいて３ミリオーム以上であれば何でもよい。

また、放射ノイズの観点から、出力回路１３の近傍において、１００ｐＦ〜０．１μＦ程度のバイパスコンデンサを駆動オフバイアスと出力基板１２のグランド間に追加して設けることも好適である。第一のインピーダンス素子２１は、放射ノイズが問題となるＭＨｚ〜ＧＨｚオーダーの領域では、ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）の影響により、追加したバイパスコンデンサよりも高いインピーダンスとなる。つまり、放射ノイズで問題となる周波数領域のノイズ電流は、バイパスコンデンサを経由し、支持基台３もしくは出力基板１２のグランドを流れる。放射ノイズに関しては、一般に信号源（この場合、駆動オフバイアス）とそのリターン電流の経路が近いほど小さくなるため、上述のようなバイパスコンデンサを追加することで放射ノイズを効果的に低減することが可能である。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態による放射線検出装置１００の構造を示す。図７（ａ）は、第３実施形態による放射線検出装置１００の斜視図である。また、図７（ｂ）は、第３実施形態による放射線検出装置１００の回路的な模式図である。なお、第３実施形態（図７）において、第１実施形態（図１）および第２実施形態（図６）と同様の構成については、同一符号を付してある。

第３実施形態の放射線検出装置１００は、以下の点が、上述の第１、第２実施形態と異なる。すなわち、
・複数の第三の接続部材２６が、導電層１と読み出し基板１５のグランドの間に第四のインピーダンス素子２７を介して接続されている点。
・複数の第四の接続部材２８が、導電層１と出力基板１２のグランドに接続されている点。

第１実施形態および第２実施形態において、第一の接続部材１９および第二の接続部材２２は、センサアレイ２のそれぞれの辺において略中央に接続されていることが好適であると述べてきた。交流磁界以外の観点、例えば放射ノイズや電源変動による画像ノイズへの影響を低減するため、導電層１を、複数の接続点で出力基板１２や読み出し基板１５のグランドや、支持基台３へ接続することがある。図７においては、第三の接続部材２６や第四の接続部材２８がそれらに該当する。

しかしながら、第三の接続部材２６を直接に読み出し基板１５のグランドに接続してしまうと、導電層１から流入または流出する、交流磁界による誘導電流が、第三の接続部材２６と第一の接続部材１９に分流してしまう。これにより、第１の実施形態および第２の実施形態で述べた、Ｘ方向の交流磁界に関する誘導起電力の相殺効果やＹ方向の交流磁界に関する面積低減効果が小さくなってしまう。特に、第三の接続部材２６が、センサアレイ２の読み出し回路１６が接続される辺の長さＭに対し、両端からそれぞれＭ／４よりも端部に配置される場合は、面積低減効果はより少なくなってしまう。そこで第３実施形態では、導電層１と読み出し基板１５のグランドとを、第四のインピーダンス素子２７を介して接続することで、第三の接続部材２６に分流する誘導電流を少なくしている。これにより交流磁界による誘導電流の多くは第一の接続部材１９へ流れることとなり、上述の第１実施形態や第２実施形態と同等のノイズ低減効果が実現できる。ここで、第四のインピーダンス素子２７についても第２実施形態で述べた理由から、各第三の接続部材２６につき、３ミリオーム（ｍΩ）以上のインピーダンスであることが望ましい。

以上のように、上述の各実施形態に係る放射線検出装置は、導電性の接続部材を用いて、外来の交流磁界が鎖交する閉回路の経路を変え、複数の閉回路による相殺効果および面積低減効果により、画像ノイズを低減するものである。したがって、撮像時においてノイズ低減のための特段の制御は不要となる。また、相殺効果および面積低減効果は、交流磁界の振幅や周波数が未知であり、また撮像途中でそれらが変わった場合でも、影響を受けることなく、安定して画像ノイズの低減が可能である。このように、上述の各実施形態の放射線検出装置によれば、外部から到来する交流磁界の周波数や振幅が未知で、かつ撮像途中でそれらが変わった場合においても、撮影動作速度の低下を生じずに外来の交流磁界に起因した画像ノイズの低減が可能となる。

＜ノイズ低減の評価結果例＞
以下、上述の実施形態の効果を検証するため、人体の撮影に用いるカセッテ型のＸ線デジタル画像撮像装置に上述の各実施形態に係る放射線検出装置を用いた場合の、ノイズ量の評価結果を示す。以下の評価結果例では、外部からの交流磁界として、１ｍ四方のループコイルに２５ｋＨｚの正弦波電流を印加した場合の例を示している。

［評価１］
第１実施形態の放射線検出装置１００を用いたＸ線デジタル画像撮影装置において、センサアレイ２のサイズが、Ｍ＝約３６５ｍｍ、Ｎ＝約４４０ｍｍのものを用いる。また、導電層１としてセンサアレイ２とほぼ同形状のアルミニウムを用い、その厚さは３０μｍとした。第一の接続部材１９は導電層１と一体化して形成され、その大きさは、長さ約６０ｍｍ、幅約１２ｍｍとした。第一の接続部材１９は、金属製のねじを用いて、支持基台３に読み出し基板１５と共締めして二か所接続した。その接続位置は、センサアレイ２の出力回路１３が接続される側を原点とした場合、原点から、それぞれ１４０ｍｍ（約４分の１．５２×Ｍ）および２３５ｍｍ（約４分の２．５６×Ｍ）の位置とした。第二の接続部材２２は導電層１と一体化して形成され、その大きさは、長さ約３０ｍｍ、幅約１２ｍｍとした。第二の接続部材２２は、金属製のねじを用いて、支持基台３に出力基板１２と共締めして接続した。その接続位置は、センサアレイ２の読み出し回路１６が接続される側を原点とした場合、原点から、２０５ｍｍ（約４分の１．８６×Ｎ）の位置とした。また、駆動オフバイアス配線と出力基板１２のグランド間を接続する第一のインピーダンス素子２１として、６８μＦのコンデンサを使用し、第二の接続部材２２が支持基台と接続される位置から約５ｍｍ離間した位置に配置した。

一方、比較例となる図２に係る放射線検出装置２００として、導電層１は第１実施形態の放射線検出装置１００と同様のものを使用した。但し、第一の接続部材１９および第二の接続部材２２は用いておらず、また、第一のインピーダンス素子としての６８μＦのコンデンサは、電源基板９上に配置した。

このような構成において撮影した画像ノイズ量を、比較例となる図２における画像ノイズ量を１００％とした場合にどの程度低減効果が得られるかを評価した。その結果、第１実施形態の放射線検出装置１００を用いることにより、Ｘ方向からの交流磁界に起因する画像ノイズを６６％、Ｙ方向からの交流磁界に起因する画像ノイズを７２％にまで低減することができた。すなわち、第１実施形態の放射線検出装置１００により、Ｘ方向およびＹ方向からの交流磁界に起因した画像ノイズを、それぞれ３４％および２８％低減する効果が得られることを確認できた。

［評価２］
評価２では、上述の第２実施形態の放射線検出装置１００を用いたＸ線デジタル画像撮影装置での評価を実施した。評価２において、プラスチックのねじを用いて支持基台３に第二の接続部材２２を固定し、第三のインピーダンス素子２５をほぼ無限大のインピーダンス（オープン状態）とした。また、第二のインピーダンス素子２４として、第二の接続点２３と出力基板１２のグランドとの間に０．５Ωの抵抗を用いた。それ以外の構成については上述の評価１と同様であり、説明を省略する。

このような構成において撮影した画像ノイズ量を、比較例となる図２における画像ノイズ量を１００％とした場合にどの程度低減効果が得られるかを評価した。第２の実施形態の放射線検出装置を用いることにより、Ｘ方向からの交流磁界ノイズに起因する画像ノイズを１６％、Ｙ方向からの交流磁界ノイズに起因する画像ノイズを５９％にまで低減することができた。すなわち、第２実施形態の放射線検出装置により、Ｘ方向およびＹ方向からの交流磁界に起因した画像ノイズを、それぞれ８４％および４１％低減する効果が得られることを確認できた。なお、第二のインピーダンス素子２４を１Ω〜２００Ωまで変化させて同様の評価を実施したが、０．５Ωの場合と低減効果はほぼ変わらないことも確認できた。

１：導電層、２：センサアレイ、３：支持基台、４：変換素子、５：スイッチ素子、６：駆動信号線、７：画像信号線、８：寄生容量、９：電源基板、１０：フレキ、１１：出力部、１２：出力基板、１３：出力回路、１４：読み出し部、１５：読み出し基板、１６：読み出し回路、１７：第一の固定部、１８：第二の固定部、１９：第一の接続部材、２０：第一の接続点、２１：第一のインピーダンス素子、２２：第二の接続部材、２３：第二の接続点

Claims (18)

1. 放射線を検出するための複数の検出部が駆動信号線と画像信号線により二次元のアレイ状に配置された平面状の放射線検出パネルと、
   前記検出部を駆動させるために前記駆動信号線を駆動する出力回路と、
   駆動された前記検出部から前記画像信号線を介して信号を読み出す読み出し回路と、
   前記放射線検出パネルに近接して配置された導電層と、
   前記読み出し回路のグランドと前記導電層とを接続する第一の接続部材と、
   前記駆動信号線に駆動オフバイアスを提供する配線と前記導電層とを接続する第二の接続部材と、を備え、
   前記第一の接続部材、前記第二の接続部材、前記駆動信号線、前記画像信号線、前記導電層により、交流磁界に起因した誘導電流が流れる閉回路が形成され、
   前記第一の接続部材は、前記放射線検出パネルの前記読み出し回路が接続される辺の略中央に接続されていることを特徴とする放射線検出装置。
2. 前記第一の接続部材は前記放射線検出パネルの前記読み出し回路が接続される辺の長さに対し、４分の１から４分の３の間に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線検出装置。
3. 前記第二の接続部材は、前記放射線検出パネルの前記出力回路が接続される辺の略中央に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線検出装置。
4. 放射線を検出するための複数の検出部が駆動信号線と画像信号線により二次元のアレイ状に配置された平面状の放射線検出パネルと、
   前記検出部を駆動させるために前記駆動信号線を駆動する出力回路と、
   駆動された前記検出部から前記画像信号線を介して信号を読み出す読み出し回路と、
   前記放射線検出パネルに近接して配置された導電層と、
   前記読み出し回路のグランドと前記導電層とを接続する第一の接続部材と、
   前記駆動信号線に駆動オフバイアスを提供する配線と前記導電層とを接続する第二の接続部材と、を備え、
   前記第一の接続部材、前記第二の接続部材、前記駆動信号線、前記画像信号線、前記導電層により、交流磁界に起因した誘導電流が流れる閉回路が形成され、
   前記第二の接続部材は、前記放射線検出パネルの前記出力回路が接続される辺の略中央に接続されていることを特徴とする放射線検出装置。
5. 前記第二の接続部材は前記放射線検出パネルの前記出力回路が接続される辺の長さに対し、４分の１から４分の３の間に接続されていることを特徴とする請求項３または４に記載の放射線検出装置。
6. 前記第二の接続部材は、前記導電層と前記出力回路に前記駆動オフバイアスを提供する配線との間を、第一のインピーダンス素子を介して接続することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
7. 前記第一のインピーダンス素子は、前記出力回路を制御する出力基板に設けられており、前記駆動オフバイアスを提供する配線と前記出力基板のグランド間を接続し、
   前記第二の接続部材は前記導電層と前記第一のインピーダンス素子のグランドを接続することを特徴とする請求項６に記載の放射線検出装置。
8. 前記第一のインピーダンス素子のインピーダンスは、少なくとも１ｋＨｚから１００ｋＨｚの周波数帯域において、前記駆動オフバイアスを供給する電源のインピーダンス以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の放射線検出装置。
9. 前記駆動オフバイアスはグランド電位であり、
   前記出力回路を制御する出力基板において、前記駆動オフバイアスを提供する配線と前記出力基板のグランド間が短絡されており、
   前記第二の接続部材は前記導電層と前記出力基板のグランドを接続することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
10. 前記第二の接続部材と前記出力回路を制御する出力基板のグランドが、第二のインピーダンス素子を介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
11. 前記第二のインピーダンス素子のインピーダンスは、少なくとも１ｋＨｚから１００ｋＨｚの周波数帯域において、３ミリオーム以上であることを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出装置。
12. 前記出力回路を制御する出力基板と、前記読み出し回路を制御する読み出し基板とを固定する、接地された支持基台をさらに備え、
    前記第二の接続部材と前記支持基台とが第三のインピーダンス素子を介して接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の放射線検出装置。
13. 前記第三のインピーダンス素子のインピーダンスは、少なくとも１ｋＨｚから１００ｋＨｚの周波数帯域において、３ミリオーム以上であることを特徴とする請求項１２に記載の放射線検出装置。
14. 前記第一の接続部材とは別に設けられ、前記導電層と前記読み出し回路を制御する読み出し基板のグランドを第四のインピーダンス素子を介して接続する複数の第三の接続部材と、
    前記第二の接続部材とは別に設けられ、前記導電層と前記出力回路を制御する出力基板のグランドを接続する複数の第四の接続部材と、をさらに有する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
15. 前記第四のインピーダンス素子のインピーダンスは、少なくとも１ｋＨｚから１００ｋＨｚの周波数帯域において、３ミリオーム以上であることを特徴とする請求項１４に記載の放射線検出装置。
16. 前記導電層は、前記放射線検出パネルを覆う薄膜であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
17. 前記導電層は、シート状の導電材であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
18. 放射線を放射する放射手段と、
    請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の放射線検出装置と、
    前記放射手段により放射線を照射し、前記放射線検出装置の前記読み出し回路が読み出した信号に基づいて放射線撮像画像を形成する形成手段と、を備えることを特徴とする放射線撮像システム。

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