JP2023130967A - 放射線撮像装置および放射線撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】放射線の照射の有無をより高い精度で検知するのに有利な放射線撮像装置及び放射線撮像システムを提供する。
【解決手段】放射線撮像装置において、画像取得部１１０は、放射線を電荷に変換する変換素子Ｓ１１～６６を夫々含む複数の画素と、複数の画素のうち第１グループの画素ＰＩＸａの変換素子に第１バイアス線Ｂｓａを介してバイアス電位を供給する第１バイアス源２０３ａと、複数の画素のうち第１グループとは異なる第２グループの画素ＰＩＸｂの変換素子に第２バイアス線Ｂｓｂを介してバイアス電位を供給する第２バイアス源２０３ｂと、第１バイアス線を流れる電流及び第２バイアス線を流れる電流に基づいて放射線の照射の有無を検知する検知回路と、第１バイアス線と所定の電位を供給する電位供給線との間に配された第１容量素子２１１ａと、第２バイアス線と電位供給線との間に配された第２容量素子２１１ｂと、をさらに含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。

医療画像診断や非破壊検査において、半導体材料によって構成される平面検出器（ＦＰＤ）を用いた放射線撮像装置が広く使用されている。特許文献１には、放射線発生装置との同期をとるために、放射線撮像装置に放射線が照射されるとバイアス電位を画素に供給するバイアス線に電流（バイアス電流）が流れることを利用し、放射線の照射の有無を検知する放射線撮像装置が示されている。特許文献１では、放射線の照射の有無を検知する精度を向上させるために、画素部に配置された複数の画素は、電気的に独立したバイアス線によって電源が供給される複数の画素グループに分かれている。スイッチ素子がオン状態の画素グループに接続されたバイアス線を流れる電流と、スイッチ素子がオフ状態の画素グループに接続されたバイアス線を流れる電流と、を同じタイミングで取得し差分をとることによって、ノイズの影響が抑制され精度が向上する。

特開２０２１－０７８０４９号公報

放射線撮像装置に衝撃が加わるなど、放射線の照射以外でバイアス線に電流が外来ノイズとして流れてしまう場合がある。電気的に独立したバイアス線の間で異なる量の外来ノイズが重畳すると、放射線の照射の有無の検出精度が低下してしまう可能性がある。外来ノイズの影響を抑制する必要がある。

本発明は、放射線の照射の有無をより高い精度で検知するのに有利な技術を提供することを目的とする。

上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る放射線撮像装置は、放射線を電荷に変換する変換素子をそれぞれ含む複数の画素と、前記複数の画素のうち第１グループの画素の前記変換素子に第１バイアス線を介してバイアス電位を供給する第１バイアス源と、前記複数の画素のうち前記第１グループとは異なる第２グループの画素の前記変換素子に第２バイアス線を介してバイアス電位を供給する第２バイアス源と、前記第１バイアス線を流れる電流および前記第２バイアス線を流れる電流に基づいて放射線の照射の有無を検知する検知回路と、を含む放射線撮像装置であって、前記第１バイアス線と所定の電位を供給する電位供給線との間に配された第１容量素子と、前記第２バイアス線と前記電位供給線との間に配された第２容量素子と、をさらに含むことを特徴とする。

本発明によれば、放射線の照射の有無をより高い精度で検知するのに有利な技術を提供することができる。

本発明に係る放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムの構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の動作を説明するフロー図。 図１の放射線撮像装置の駆動タイミングの概略図。 図１の放射線撮像装置の放射線を検出する駆動タイミングの概略図。 図１の放射線撮像装置の放射線を検出する駆動タイミングの詳細図。 図１の放射線撮像装置の容量素子の配置例を示す図。 図１の放射線撮像装置の基板の変動例を示す図。 図１の放射線撮像装置の容量素子の配置例を示す図。 図１の放射線撮像装置の基板に対する容量素子の配置例を示す図。 図１の放射線撮像装置の容量素子の配置例を示す図。 図１の放射線撮像装置の構成例を示す図。 図１の放射線撮像装置の基板に対する容量素子の配置例を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

また、本発明における放射線には、放射線崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども含みうる。

図１～１３（ａ）、１３（ｂ）を参照して、本実施形態における放射線撮像装置について説明する。図１は、本実施形態における放射線撮像装置１００を用いた放射線撮像システムＳＹＳの構成例を示す図である。本実施形態の放射線撮像システムＳＹＳは、放射線撮像装置１００、制御用コンピュータ１２０、放射線発生装置１３０、放射線制御装置１４０を含み構成される。

放射線発生装置１３０は、放射線制御装置１４０からの制御に従って放射線撮像装置１００に放射線を曝射する。制御用コンピュータ１２０は、放射線撮像システムＳＹＳの全体を制御しうる。また、制御用コンピュータ１２０は、放射線発生装置１３０から被写体を介して放射線撮像装置１００に照射される放射線によって生成される放射線画像の取得を行う。

放射線撮像装置１００は、画素アレイ１０１、読出回路１０２、基準電源回路１０３、バイアス電源回路１０４を含む画像取得部１１０と、電源回路１０５と、検知回路１０６と、制御回路１０７と、を含む。画素アレイ１０１には、放射線を電荷に変換する変換素子をそれぞれ含む複数の画素が、二次元アレイ状に配される。読出回路１０２は、画素アレイ１０１から電荷情報を読み出す。基準電源回路１０３は、読出回路１０２に基準電圧を供給する。バイアス電源回路１０４は、画素アレイ１０１に配される画素の変換素子にバイアス電位を供給する。電源回路１０５は、基準電源回路１０３、バイアス電源回路１０４を含むそれぞれの電源回路に電力を供給する。

検知回路１０６は、バイアス電源回路１０４から電流の情報を取得する。詳細は後述するが、検知回路１０６は、バイアス電源回路１０４が画素アレイ１０１の各画素にバイアス電位を供給するためのバイアス線を流れる電流の情報を、バイアス電源回路１０４から取得する。検知回路１０６は、バイアス電源から出力された電流の情報を演算し、画素アレイ１０１に入射する放射線の強度の時間変動を含む放射線情報を出力する。検知回路１０６として、ＦＰＧＡやＤＳＰ、プロセッサなどの、デジタル信号処理回路が用いられうる。また、検知回路１０６は、サンプルホールド回路やオペアンプなどのアナログ回路を用いて構成されてもよい。

図１に示される構成において、放射線撮像装置１００に検知回路１０６が配されるが、制御用コンピュータ１２０が、検知回路１０６の機能を有していてもよい。この場合、図１に示される放射線撮像装置１００と制御用コンピュータ１２０のうち検知回路１０６として機能する部分とを含み、本実施形態の「放射線撮像装置」ともいえる。画像取得部１１０については、図２の説明において詳細に述べる。

制御回路１０７は、放射線撮像装置１００の駆動など、放射線撮像装置１００に配されるそれぞれの構成要素を制御する。制御回路１０７は、ユーザの設定などに従って制御用コンピュータ１２０から送信された駆動方法で画像取得部１１０を制御する。また、検知回路１０６が出力した放射線情報を用いて、画像取得部１１０の駆動方法を変更してもよい。制御回路１０７は、例えば、プロセッサを含み、メモリ（不図示）などに保存されているプログラムなどを読み出し、読み出されたプログラムに基づいて放射線撮像装置１００全体の制御を行ってもよい。また、制御回路１０７は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの制御信号発生回路を含み放射線撮像装置１００の制御を行ってもよい。さらに、プログラムと制御信号発生回路との両方によって放射線撮像装置１００全体の制御が実現されてもよい。

図２は、放射線撮像装置１００の画像取得部１１０の構成例を示す等価回路図である。図２では、説明の簡便化のために６行×６列の画素ＰＩＸを有する画素アレイ１０１を示す。しかしながら、実際の放射線撮像装置１００の画素アレイ１０１は、より多画素でありうり、例えば、１７インチの放射線撮像装置１００は、約２８００行×約２８００列の画素ＰＩＸを有しうる。

画素アレイ１０１は、行列状に配された複数の画素ＰＩＸを備える二次元検出器でありうる。画素ＰＩＸは、放射線を電荷に変換する変換素子Ｓ（Ｓ１１～Ｓ６６）と、変換素子Ｓを信号線Ｓｉｇに接続し、電荷に応じた電気信号を出力するスイッチ素子Ｔ（Ｔ１１～Ｔ６６）と、を含む。本実施形態において、変換素子Ｓは、光電変換素子と、光電変換素子の放射線の入射側に放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体とを備えた間接型の変換素子である。光を電荷に変換する光電変換素子として、ガラス基板などの絶縁性基板上に配され、アモルファスシリコンなどの半導体材料を主材料とするＭＩＳ型フォトダイオードが用いられてもよい。また、光電変換素子として、ＭＩＳ型フォトダイオードだけでなく、例えば、ＰＩＮ型フォトダイオードが用いられてもよい。また、変換素子Ｓとして、放射線を直接電荷に変換する直接型の変換素子が用いられてもよい。スイッチ素子Ｔには、制御端子と２つの主端子を有するトランジスタが用いられてもよい。本実施形態において、スイッチ素子Ｔとして、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。

変換素子Ｓの一方の電極は、スイッチ素子Ｔの２つの主端子のうち一方の主端子に電気的に接続され、変換素子Ｓの他方の電極は、バイアス線Ｂｓを介してバイアス電源回路１０４のバイアス源２０３と電気的に接続される。行方向（図２において横方向）に並ぶ複数のスイッチ素子Ｔ、例えば、スイッチ素子Ｔ１１、１３、１５は、制御端子が１行目の駆動線Ｖｇ１－１に共通に電気的に接続されており、駆動回路２１４からスイッチ素子Ｔの導通状態を制御する駆動信号が駆動線Ｖｇを介して与えられる。駆動回路２１４は、行方向に沿って配された複数の駆動線Ｖｇを介して、画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔを制御する。列方向（図２において縦方向）に沿って配された複数のスイッチ素子Ｔ、例えば、スイッチ素子Ｔ１１～Ｔ６１は、２つの主端子のうち他方の主端子が１列目の信号線Ｓｉｇ１に電気的に接続されており、スイッチ素子Ｔが導通状態である間に、変換素子Ｓの電荷に応じた電気信号を、信号線Ｓｉｇを介して読出回路１０２に出力する。信号線Ｓｉｇ１～Ｓｉｇ６は、複数の画素ＰＩＸから出力された電気信号を、列ごとに並列に読出回路１０２に伝送しうる。

画素アレイ１０１に配された複数の画素ＰＩＸは、バイアス電源回路１０４に配された異なるバイアス源２０３からバイアス電位の供給を受ける複数のグループに分けられる。より具体的には、複数の画素ＰＩＸのうち第１グループの画素ＰＩＸａの変換素子Ｓは、バイアス源２０３ａからバイアス線Ｂｓａを介してバイアス電位が供給される。また、複数の画素ＰＩＸのうち第１グループとは異なる第２グループの画素ＰＩＸｂの変換素子Ｓは、バイアス源２０３ｂからバイアス線Ｂｓｂを介してバイアス電位が供給される。したがって、バイアス電源回路１０４は、第１グループの画素ＰＩＸａにバイアス電位を供給するバイアス源２０３ａと、第２グループの画素ＰＩＸｂにバイアス電位を供給するバイアス源２０３ｂと、を含む。また、上述の検知回路１０６は、これらバイアス線Ｂｓａを流れる電流およびバイアス線Ｂｓｂを流れる電流に基づいて放射線の照射の有無を検知する。本実施形態では、複数の画素ＰＩＸは、２つのグループに分けられているが、これに限られることはなく、３つ以上のグループに分けられていてもよい。以下、バイアス源２０３のうち特定のバイアス源を示す場合、バイアス源２０３「ａ」のように、参照番号の後に添え字する。特に区別しない場合は、単に「バイアス源２０３」と表記する。他の構成要素についても同様である。

読出回路１０２は、画素アレイ１０１から並列に出力された電気信号を増幅する増幅回路２０６を信号線Ｓｉｇごとに対応して設けている。増幅回路２０６は、出力された電気信号を増幅する積分増幅器２０５、積分増幅器２０５から出力された電気信号を増幅する可変増幅器２０４、増幅された電気信号をサンプルしホールドするサンプルホールド回路２０７、バッファアンプ２０９を含む。積分増幅器２０５は、画素ＰＩＸから読み出された電気信号を増幅して出力する演算増幅器、積分容量、リセットスイッチを含む。積分増幅器２０５は、積分容量の値を変えることによって、増幅率を変更することが可能である。積分増幅器２０５の反転入力端子には、画素ＰＩＸから出力された電気信号が入力され、正転入力端子には基準電源回路１０３から基準電位Ｖｒｅｆが入力され、出力端子から増幅された電気信号が出力される。また、積分容量が、演算増幅器の反転入力端子と出力端子の間に配置される。サンプルホールド回路２０７は、増幅回路２０６ごと設けられ、サンプリングスイッチとサンプリング容量とによって構成される。また、読出回路１０２は、増幅回路２０６から並列に読み出された電気信号を順次出力して直列信号の画像信号として出力するマルチプレクサ２０８を含む。バッファアンプ２０９から出力されたアナログ電気信号である画像信号Ｖｏｕｔは、Ａ／Ｄ変換器２１０によってデジタルの画像データに変換され、図１に示す制御用コンピュータ１２０へ出力される。

電源回路１０５（図２においては省略。）は、バッテリや外部からの電力をそれぞれの電源回路に応じて変圧し、図２に示される増幅回路の基準電源回路１０３、バイアス電源回路１０４などに電力を供給する。基準電源回路１０３は、演算増幅器の正転入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。バイアス電源回路１０４のバイアス源２０３は、バイアス線Ｂｓを介して変換素子Ｓの２つの電極のうち他方の電極に共通にバイアス電位Ｖｓを供給する。また、バイアス電源回路１０４のバイアス源２０３ａ、２０３ｂは、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂを流れる電流の量の時間変動を含む電流の情報を検知回路１０６に出力する。本実施形態において、電流の情報を出力する回路として、バイアス源２０３ａ、２０３ｂは、オペアンプおよび抵抗を含む電流－電圧変換回路２１５を含むが、この構成に限定されるものではない。例えば、バイアス源２０３ａ、２０３ｂは、シャント抵抗を用いた電流－電圧変換回路を含んでいてもよい。また、バイアス源２０３ａ、２０３ｂは、電流－電圧変換回路の出力電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路をさらに含み、電流の情報をデジタル値として出力してもよい。また、バイアス源２０３ａ、２０３ｂは、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂに供給した（流れた）電流量に対応する適当な物理量を検知回路１０６に出力してもよい。

バイアス源２０３ａの電流－電圧変換回路２１５の非反転入力端子には、バイアス電位Ｖｓ１を供給するための電源回路２１７が接続されており、反転入力端子にはバイアス線Ｂｓａが接続されている。バイアス源２０３ｂの電流－電圧変換回路２１５の非反転入力端子には、バイアス電位Ｖｓ２を供給するための電源回路２１７が接続されており、反転入力端子にはバイアス線Ｂｓｂが接続されている。ここで、バイアス線Ｂｓａと所定の電位を供給する電位供給線２１３との間に、容量素子２１１ａが配されている。同様に、バイアス線Ｂｓｂと電位供給線２１３との間に、容量素子２１１ｂが配されている。所謂、バイパスコンデンサとして機能する容量素子２１１ａ、２１１ｂが配されることによって、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂを流れる高周波のノイズの影響を抑制できる。これによって、例えば、放射線撮像装置１００に衝撃が加わった場合などに生じる外来ノイズの影響が抑制されうる。電位供給線２１３にはグランド電位が供給されていてもよい。図２に示される構成において、バイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂには、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの組合せが１対、接続されている。しかしながら、これに限られることはなく、２対以上の容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの組合せが、バイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂにそれぞれ接続されていてもよい。また、電位供給線２１３にグランド電位が供給される構成が、図２には示されているが、これに限られることはなく、適当な電位が供給されていてもよい。

駆動回路２１４は、図１に示される制御回路１０７から供給される制御信号Ｄ－ＣＬＫ、ＯＥ、ＤＩＯに応じてスイッチ素子２１６を切り替え、スイッチ素子Ｔを導通（オン）状態にする導通電圧Ｖｃｏｍと非導通（オフ）状態にする非導通電圧Ｖｓｓとを含む駆動信号を、それぞれの駆動線に出力する。これによって、駆動回路２１４は、スイッチ素子Ｔのオンまたはオフを制御し、画素アレイ１０１を駆動する。制御信号Ｄ－ＣＬＫは、駆動回路２１４として用いられるシフトレジスタのシフトクロックである。制御信号ＤＩＯは、シフトレジスタが転送するパルス、制御信号ＯＥは、シフトレジスタの出力端を制御する信号である。以上の制御信号によって、駆動の所要時間と走査方向を設定する。

また、制御回路１０７は、読出回路１０２に制御信号ＲＣ、ＳＨ、ＣＬＫを供給することによって、読出回路１０２の各構成要素の動作を制御する。ここで、制御信号ＲＣは、積分増幅器２０５のリセットスイッチの動作を制御する。制御信号ＳＨは、サンプルホールド回路２０７の動作を制御する。制御信号ＣＬＫは、マルチプレクサ２０８の動作を制御する。

図３は、本実施形態における放射線撮像装置１００の動作例を示すフロー図である。上述のように、放射線撮像装置１００の各構成要素は、制御回路１０７によって制御される。ユーザによって、放射線画像の撮像条件の設定などが行われると、まず、Ｓ３０１において、検知回路１０６は、バイアス源２０３ａ、２０３ｂから取得するバイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂを流れる電流の情報から放射線情報を取得して、放射線の照射の開始の判定を行う。放射線の照射の開始の判定としては、放射線情報からＰＩＸの変換素子Ｓにおいて蓄積される電荷の量を取得し、電荷の量から求められる放射線の強度が、予め定めた閾値を上回った場合、放射線の照射が開始されたと判定する方法が用いられてもよい。検知回路１０６が放射線の照射が開始されていないと判定した場合（Ｓ３０１においてＮＯ）、制御ステップはＳ３０２に遷移し、制御回路１０７は、駆動回路２１４に、暗電流によって画素ＰＩＸの変換素子Ｓに蓄積された電荷を除去するリセット駆動（以後、空読みと称する場合がある。）を行わせる。空読みは、先頭行（０行目）から最終行（Ｙ－１行目）まで順番に行われ、最終行に到達した場合は先頭行に戻る。

検知回路１０６が、放射線の照射が開始されたと判定した場合（Ｓ３０１においてＹＥＳ）、制御ステップはＳ３０３に遷移し、制御回路１０７は、放射線の照射の終了の判定を行う。放射線の照射の終了の判定として、放射線の照射の開始が判定されてから予め定められた時間が経過した場合に放射線の照射が終了したと判定する方法が用いられてもよい。また、制御回路１０７は、検知回路１０６で取得する放射線情報からＰＩＸの変換素子Ｓにおいて蓄積される電荷の量を取得し、電荷の量から求められる放射線の強度が、予め定めた閾値を下回る場合に放射線の終了を判定してもよい。放射線の照射の終了が判定されない場合（Ｓ３０３においてＮＯ）、放射線撮像装置１００はＳ３０４において、駆動回路２１４は、放射線画像を取得するための画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔをオフさせ、放射線から変換される信号を蓄積する駆動（以後、蓄積と称する場合がある。）が行われる。放射線の照射の終了が判定された場合（Ｓ３０３におけるＹＥＳ）、制御ステップはＳ３０５に遷移し、駆動回路２１４および読出回路１０２は、画素ＰＩＸの変換素子Ｓに生じた電荷を読み出す駆動（以後、本読みと称する場合がある。）を行う。本読みは、画素アレイ１０１に配された画素ＰＩＸの先頭行から最終行まで順番に行われうる。本読みが最終行に到達した場合、一連の撮影動作が終了する。

図４は、放射線撮像装置１００の駆動タイミングの概略図である。制御回路１０７は、放射線の照射が開始されるまでの間、画素アレイ１０１の先頭行（０行目）から最終行（Ｙ－１行目）まで順番にスイッチ素子Ｓを導通させる駆動（空読み）を駆動回路２１４に繰り返し行わせる。放射線の照射が開始されるまでの間、空読みが最終行に到達した場合、先頭行に戻って空読みが、繰り返される。

検知回路１０６が放射線の照射の開始を検知（判定）した場合、制御回路１０７は、駆動回路２１４を介して、放射線画像を取得するための全ての画素ＰＩＸが接続された行のスイッチ素子Ｔをオフにする駆動（蓄積）に移行する。放射線の照射の有無の判定の詳細については後述する。蓄積は、放射線の照射が終了したと判定されるまで継続する。放射線の照射が終了すると、制御回路１０７は、駆動回路２１４および読出回路１０２を制御し、先頭行から最終行まで順次、スイッチ素子Ｔを導通させ、画素ＰＩＸから信号の読み出す本読みを行う。

次に、本実施形態における放射線撮像装置１００の放射線の照射開始を検知した際の駆動タイミングを図５（ａ）に示す。また、比較例として、衝撃などによって誤動作が発生した場合の駆動タイミングを図５（ｂ）に示す。ここで、放射線撮像装置１００において、放射線の照射の開始を判定した行を、行Ｙｓとして説明する。

図５（ａ）は、図４に示される放射線の照射の開始を判定した行であるＹｓ行付近の拡大図である。図５（ａ）には、検知回路１０６が画素アレイ１０１に入射する放射線の強度の時間変動を含む放射線情報を出力するための、バイアス源２０３から出力される電流の情報が示されている。ここでは、説明の簡単化のため、１つのバイアス源２０３から画素アレイ１０１に配された全ての画素ＰＩＸにバイアス電位を供給している例が示されている。検知回路１０６は、バイアス源２０３から取得するバイアス線Ｂｓを流れる電流の情報から放射線情報を取得して、放射線の照射の開始の判定を行う。図５（ａ）において、Ｙｓ－１行とＹｓ行との走査の間に放射線の照射が開始され、Ｙｓ行の走査時にバイアス線Ｂｓに流れる電流の情報が判定閾値を超え、検知回路１０６は、放射線の照射が開始されたと判定する。この判定の結果に従って、制御回路１０７は、放射線画像を取得するための蓄積動作へ画素アレイ１０１を移行させている。

一方、図５（ｂ）は、比較例の放射線撮像装置において、Ｙｓ行を空読みの走査中に衝撃が加わった際の、図４のＹｓ行目付近の拡大図である。一般に、放射線撮像装置において、可搬性や使い勝手を向上さるために、放射線撮像装置の軽量化が求められている。放射線撮像装置の筺体は、例えば、これまで使用されてきた金属からカーボンといったより軽量な素材が選ばれる傾向にある。これによって、筺体の剛性が低下し、内部の回路基板に衝撃や圧力が伝わりやすくなる。同様に、回路基板も小型化や高密度化がなされ、例えば、小型大容量のセラミックコンデンサの採用や複数の回路が少数の基板に集積される傾向にある。これによって、回路基板に衝撃や圧力が伝わった場合、セラミックコンデンサは圧電効果により電圧ノイズを発生し、そのノイズが回路間の干渉によりさまざまな回路に伝わり誤動作しやすくなる。つまり、放射線撮像装置の回路は、より衝撃や圧力による影響を受けやすくなりうる。このため、図５（ｂ）に示される例において、Ｙｓ行の空読みの走査時に衝撃が加わり、バイアス線Ｂｓに流れた電流の情報が判定閾値を超え、検知回路１０６は、放射線の照射が開始されたと誤判定をしてしまう。この判定に従って、制御回路１０７は、画素アレイ１０１を蓄積動作へ移行させている。

次いで、図６を参照しながら、本実施形態における検知回路１０６が、放射線の照射の開始を判定する詳細動作を説明する。本実施形態において、放射線撮像装置１００は、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂに流れるバイアス電流に関して、以下のような特徴を有しうる。

放射線の照射中、単位時間当たりの放射線の照射量に比例した電流がバイアス線Ｂｓに流れる。この電流は、画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔがオフ（非導通）状態にある場合よりも、オン（導通）状態にある場合の方が多く流れうる。放射線が照射された画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔを導通すると、スイッチ素子Ｔを導通するまでに当該画素ＰＩＸの変換素子Ｓに蓄積された電荷量に比例した電流が、バイアス線Ｂｓに流れる。この電流は、図６に「放射線」として示されている。

画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔのオン・オフを切り替えると、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂに電流が流れる。この電流は、スイッチングノイズと呼ばれうる。したがって、この電流は、図６に「スイッチングノイズ」として示されている。

放射線撮像装置１００に衝撃や電磁界ノイズなどが加わると、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂに印加されたノイズの周波数に応じた電流が流れうる。この電流は、外来ノイズと呼ばれるものであり、図６に「外来ノイズ」として示されている。例えば、商用電源から生じた電磁界の影響により、バイアス線Ｂｓに５０～６０Ｈｚ程度の電流が流れうる。また、放射線撮像装置に衝撃が入力されると、バイアス線Ｂｓに数Ｈｚ～数ｋＨｚの電流が流れうる。

放射線撮像装置１００に電磁界ノイズや衝撃が加わらない場合であっても、放射線撮像装置１００自体が発生する電磁波や検知回路１０６などの内部雑音などにより、バイアス線Ｂｓに電流が流れる。この電流は、システムノイズと呼ばれるものである（不図示）。

放射線の照射、より具体的には放射線の照射の開始を検知するために、検知信号としてのバイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂを流れる電流に起因する信号のサンプル値をそのまま用いてもよいが、上述の図５（ｂ）ように誤判定してしまう場合がある。そこで、本実施形態の放射線撮像装置１００は、衝撃や電磁界ノイズなどによる外来ノイズなどの影響を低減するため、以下に説明する手法を用いて、検知回路１０６は、放射線情報を算出し、放射線の照射を検知する。

本実施形態において、図２に示されるように、バイアス電源回路１０４には複数のバイアス源２０３ａ、２０３ｂを備えている。また、画素アレイ１０１に配される画素ＰＩＸは、上述のように複数のグループを構成する。より具体的には、１つの画素グループと１つのバイアス源２０３とがそれぞれ対応して配され、複数のバイアス源２０３のそれぞれは、バイアス源２０３ごとに電気的に独立したバイアス線Ｂｓを介して画素ＰＩＸの変換素子Ｓにバイアス電位を供給する。図２に示される構成において、バイアス源２０３ａは、画素ＰＩＸａを含むグループにバイアス線Ｂｓａを介してバイアス電位を供給し、バイアス源２０３ｂは、画素ＰＩＸｂを含むグループにバイアス線Ｂｓｂを介してバイアス電位を供給している。検知回路１０６は、バイアス源２０３ａおよびバイアス源２０３ｂから出力されるバイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂを流れる電流の信号に基づいて放射線情報を取得し、放射線の照射を検知する。例えば、検知回路１０６は、放射線情報または放射線情報の積分値が所定の閾値を上回った場合に放射線が照射されていると判定する。

図６に示されるように、駆動回路２１４の駆動周期を期間ＴＩで表す。すなわち、放射線撮像装置１００は、期間ＴＩごとに１回のリセット動作（空読み）を行う。期間ＴＩのうち、駆動回路２１４が、ハイレベルの駆動信号を供給する時間（以下、オン時間と呼ぶ場合がある。）を期間ＴＨで表し、ローレベルの駆動信号を供給する時間（以下、オフ時間と呼び場合がある）を期間ＴＬで表す。本実施形態において、一例として、期間ＴＨ＝期間ＴＬとなるように制御回路１０７は駆動回路２１４を制御する。すなわち、１回のリセット動作の開始とともに、駆動回路２１４は、ある駆動線Ｖｇの駆動信号をローレベルからハイレベルに切り替え、期間ＴＨが経過した後に当該駆動線Ｖｇの駆動信号をローレベルに戻し、さらに同じ長さの期間ＴＬが経過した後に次のリセット動作を開始する。例えば、期間ＴＨ＝期間Ｌ＝１６μ秒としてもよい。

また、図６に示されるように、検知回路１０６が、バイアス源２０３ａ、２０３ｂからバイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂを流れる電流をサンプリングする期間を期間ＴＳで表す。本実施形態では、期間ＴＨ＝期間ＴＳとして、駆動線Ｖｇがある画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔにハイレベルの駆動信号を供給している期間において、検知回路１０６は、バイアス源２０３ａ、２０３ｂからバイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂを流れる電流を表す信号値のサンプリングを行う。図６に示されるタイミング図では、期間ＴＨ＝期間ＴＬ＝期間ＴＳ＝期間ＴＩ／２としているが、この値に限定するものではなく、期間ＴＨと期間ＴＬとは任意の時間、比率に設定してもよい。また、期間ＴＨと期間ＴＳとは、等しい時間である必要はなく、期間ＴＳを期間ＴＨよりも短い期間として、検知回路１０６は、時間期間の期間に複数回のサンプリング動作を実施してもよい。

本実施形態では、上述のようにバイアス電源回路１０４には、２つのバイアス源２０３ａ、２０３ｂが配されている。このため、検知回路１０６は、一度の時間ＴＳにおいて、バイアス源２０３ａおよびバイアス源２０３ｂから出力されるバイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂを流れる電流の２つの信号を同時に取得できる。ここで、２つのグループのうち駆動回路２１４がスイッチ素子Ｔをオンさせた画素ＰＩＸを含むグループに接続されたバイアス線Ｂｓを流れる電流を表す信号値を有効値Ｓと呼ぶ。また、２つの画素グループのうちスイッチ素子Ｔがオフ状態のグループに接続されたバイアス線Ｂｓを流れる電流を表す信号値をＮ値と呼ぶ。

検知回路１０６は、有効値Ｓとノイズ値Ｎとを、図６に示されるように、同じタイミングでサンプリングしてもよい。有効値Ｓとノイズ値Ｎとは、時間差なく取得されるため、有効値Ｓおよびノイズ値Ｎに対して、上述の「放射線」で示される信号は、スイッチ素子Ｔが導通状態の有効値Ｓにのみに含まれる。一方、外来ノイズは、スイッチ素子Ｔの導通状態によらず有効値Ｓとノイズ値Ｎとで略同一量含まれる可能性が高い。したがって、検知回路１０６は、有効値Ｓおよびノイズ値Ｎに基づいて、より具体的には、有効値Ｓとノイズ値Ｎとの差分に基づいて、外来ノイズを除去することができ、放射線情報として「放射線」の信号のみを取り出すことが可能となる。

図２の構成において、２つのバイアス源２０３ａ、２０３ｂから出力される電流の情報は、それぞれのバイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂを流れる電流を電圧に変換したアナログ値である。このため、検知回路１０６は、有効値Ｓとノイズ値Ｎとのそれぞれアナログ値の差分をアナログ／デジタル変換したデジタル値に基づいて、放射線の照射の有無を判定するための放射線情報を算出する構成としている。しかしながら、これに限られることはなく、例えば、バイアス源２０３に配された電流－電圧変換回路２１５の出力をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器が、バイアス源２０３と検知回路１０６との間に配されていてもよい。この場合、検知回路１０６は、バイアス源２０３ａ、２０３ｂから出力される有効値Ｓおよびノイズ値ＮのＡ／Ｄ変換されたデジタル値の差分に基づいて放射線情報を算出してもよい。

ここで、ｘ回目（ｘは任意の自然数）のリセット動作（空読み）において取得された２つのサンプル値をそれぞれ有効値Ｓ（ｘ）とノイズ値Ｎ（ｘ）として、放射線信号の検知に用いる放射線情報をＸ（ｘ）とする。検知回路１０６は、式（１）に示されるような演算によって放射線情報Ｘ（ｘ）を算出してもよい。
Ｘ（ｘ）＝Ｓ（ｘ）―Ｎ（ｘ） ・・・ （１）

式（１）は、スイッチ素子Ｔをオンさせた画素ＰＩＸを含む画素グループに接続されたバイアス線Ｂｓを流れる電流と、スイッチ素子Ｔがオフ状態の画素グループに接続されたバイアス線Ｂｓを流れる電流と、の差分処理を意味する。また、画素ＰＩＸごとの出力特性などが異なる場合、式（２）のように画素ＰＩＸごとのばらつきに応じてＳ（ｘ）、Ｎ（ｘ）に重み付けした信号値を用いて放射線情報を算出してもよい。
Ｘ（ｘ）＝ａ×Ｓ（ｘ）―ｂ×Ｎ（ｘ） ・・・ （２）

検知回路１０６によって、放射線の照射の開始が検知されると、制御回路１０７は、全てのスイッチ素子Ｔを非導通状態にさせ、画素ＰＩＸに放射線による信号を蓄積させる。その後、制御回路１０７は、放射線の照射が終了したことに応じて本読みを行う。図２に示される構成において、行方向に並ぶ画素ＰＩＸに対して、それぞれの画素グループに分割するための２本の駆動線が接続されている。図２に示される構成において、画素ＰＩＸは、行方向に互いに隣り合う画素ＰＩＸａおよび画素ＰＩＸｂを含んでいる。また、画素ＰＩＸａと画素ＰＩＸｂとは、複数のグループのうち互いに異なるグループに含まれ、かつ、複数の駆動線Ｖｇのうち互いに異なる駆動線に接続されている。また、画素ＰＩＸａと画素ＰＩＩＸｂとが、同じ信号線Ｓｉｇに接続されている。このため、図４に示されるように、放射線画像データを取得する際に、駆動回路２１４は、同じ信号線Ｓｉｇに接続された画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔを異なるタイミングでオンさせる。これによって、それぞれの画素ＰＩＸに蓄積された電荷を読み出すことができる。

本実施形態において、２つのバイアス源２０３が配されることによって、有効値Ｓおよびノイズ値Ｎを同じタイミングでサンプリングする。これによって、放射線発生装置１３０との同期信号を必要とせずに、筺体に圧力や衝撃が加わった際などに生じるノイズへの耐性が高く、高品位の画像情報を得ることができる放射線撮像装置１００および放射線撮像システムＳＹＳを提供することができる。

本実施形態において、２つのバイアス源２０３を配することを説明したが、３つ以上のバイアス源２０３が配されていてもよい。この場合、３つ以上のバイアス線Ｂｓを流れる電流から、適宜、有効値Ｓおよびノイズ値Ｎがサンプリングされればよい。また、図２に示される構成において、２つのグループに属する画素ＰＩＸが、行方向にそれぞれ交互に配され、列方向に互いに隣り合う画素ＰＩＸは、２つの画素グループのうち同じ画素グループに含まれているが、これに限られることはない。適当な順番で、それぞれのグループに属する画素ＰＩＸが配置されればよい。

また、本実施形態において、図６に示されるように、有効値Ｓおよびノイズ値Ｎを同じタイミングでサンプリングしているが、これに限られることはない。例えば、バイアス源２０３が１つの場合、有効値Ｓおよびノイズ値Ｎは、異なるタイミングでしかサンプリングすることはできない。そこで、検知回路１０６が、有効値Ｓとノイズ値Ｎとを、サンプリングするタイミングの少なくとも一部が重なるように取得することによって、バイアス源２０３が１つの場合と比較して、外来ノイズの影響を抑制することが可能となる。

また、それぞれのグループに含まれる画素ＰＩＸの数の差が、グループごとに１０％以内であってもよい。また、例えば、それぞれのグループに含まれる画素ＰＩＸの数が、それぞれ同じ数であってもよい。それぞれのグループに含まれる画素ＰＩＸの数を揃えることによって、バイアス線Ｂｓを流れる外来ノイズやスイッチングノイズ、システムノイズなどの量が揃えられる可能性が高くなり、検知回路１０６が放射線の照射の有無を検知する際のノイズの影響が抑制されうる。

ここまでは、検知回路１０６が外来ノイズを除去する基本的な構成を説明した。しかしながら、上述の構成は、バイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂに略同量のノイズが重畳されることを前提としている。このため、検知回路１０６は、電気的に独立したバイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂの間で異なる量の外来ノイズが重畳すると、放射線の照射の有無の検出精度が低下してしまう可能性がある。

放射線撮像装置１００を製造する際のコストダウンや、放射線撮像装置のダウンサイズなどによって、放射線撮像装置１００に搭載される電気部品やメカ部品の形状性能が複雑化しうる。この結果、部品、部品レイアウト、配線レイアウトなどの制約などによって、衝撃などに対し、バイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとに異なる量の外来ノイズが重畳する可能性がある。この結果、画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔを導通状態で読み出したグループの有効値Ｓと、画素ＰＩＸのスイッチ素子Ｔを非導通状態で読み出したグループのノイズ値Ｎに、異なる量のノイズが重畳し、有効値Ｓとノイズ値Ｎとの差分から精度よく放射線情報を得ることができない可能性がある。

そこで、本実施形態では、有効値Ｓとノイズ値Ｎに重畳される外来ノイズが同等になるように、上述の容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの対を配置してもよい。これによって、バイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとの間で異なる量の外来ノイズが重畳されることが抑制され、精度よく放射線情報を抽出し、放射線の照射の検知性能を向上させる。本実施形態において、特に注目するノイズ源は、放射線撮像装置１００に対する衝撃である。例えば、コンデンサなどの圧電効果がある電子部品に衝撃が加わった場合、意図しない電圧ノイズが発生し、回路基板に実装されている他に電子部品に影響を与えてしまう可能性がある。この影響を受ける部品が、バイアス配線Ｂｓに接続されていると、信号値Ｓおよびノイズ値Ｎに外来ノイズの影響が重畳されうる。

本実施形態において、バイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂに接続されている容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの特性を揃え、外部のノイズ源から受ける影響を、有効値Ｓとノイズ値Ｎとに略同量の外来ノイズとして重畳させる。これによって、外来ノイズの影響を抑制し、精度よく放射線情報を抽出する。ここで、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの特性を揃えるとは、外部からのノイズ、例えば、衝撃や電磁界ノイズなどに対して、バイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂに接続された容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂが発生させるノイズの量を略同一にすることを指す。つまり、外部から入力されるノイズ源に対して、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂが、略同一のノイズ成分をそれぞれバイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂに載せることができればよい。

以下、図７～図１３を用いて、容量素子２１１ａ、２１１ｂの組合せ（以下、容量素子２１１対と示す場合がある。）について、詳細な説明を行う。図７は、放射線撮像装置１００の容量素子２１１対の配置を説明する図である。図７には、バイアス源２０３ａ、２０３ｂが配された基板８０１が示されている。基板８０１は、例えば、プリント回路基板であってもよい。基板８０１は、固定部８０２を介して、放射線撮像装置１００の筐体（不図示）に固定されている。バイアス源２０３ａ、２０３ｂは、上述のように、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂを介して画素アレイ１０１に配された画素ＰＩＸにグループごとにバイアス電位を供給する。バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂは、基板８０１から、図７に示されるように、フレキシブルプリント配線板８０３を介して画素アレイ１０１まで延在していてもよい。フレキシブルプリント配線板８０３には、基板８０１とフレキシブルプリント配線板８０３とは、接続部８０５で接続されている。フレキシブルプリント配線板８０３は、電子部品８０４を備えるＣＯＦ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｆｉｌｍ）であってもよい。電子部品８０４は、上述の読出回路１０２などの機能を有していてもよい。また、図７では、配線パターンとしてバイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとが示されているが、駆動線Ｖｇや信号線Ｓｉｇなども配されうる。

図７に示される構成において、互いに隣り合う画素列ごとに配されるバイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂのそれぞれに対応して、複数の容量素子２１１対が配されている。図２に示される構成では、容量素子２１１対は１対のみ配されていたが、図７に示されるように、複数の容量素子２１１対が配されていてもよい。容量素子２１１対は、例えば、図７に示されるように、基板８０１のうちフレキシブルプリント配線板８０３が接続される接続部８０５の手間に配されていてもよい。

次いで、放射線撮像装置１００に衝撃が加わった場合について考える。まず、放射線撮像装置１００の筐体に衝撃が印可されると、衝撃は、筐体から固定部８０２を経由して基板８０１に伝わる。この衝撃は、基板８０１を介して容量素子２１１対に伝わり、容量素子２１１対の容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂは、電圧ノイズを発生する。この電圧ノイズは、バイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂに外来ノイズとして重畳される。このとき、基板８０１に対して加わる衝撃は、基板８０１の全面において、一様ではない。すなわち、容量素子２１１対が配された箇所に依存しうる。したがって、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとは、互いに近接して配されうる。基板８０１のうち衝撃の影響を大きく受ける箇所に容量素子２１１ａが配され、衝撃の影響が小さい箇所に容量素子２１１ｂが配されていた場合、衝撃によりバイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとに重畳されるノイズが異なってくるためである。これは、衝撃に対して、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの特性が異なる場合といえる。このため、バイアス線Ｂｓａに接続される容量素子２１１ａとバイアス線Ｂｓｂに接続される容量素子２１１ｂとは、衝撃に対し特性が略同一となるように配される。容量素子２１１対における容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの配置は後述する。

容量素子２１１ａ、２１１ｂが衝撃や電磁波などの外部のノイズ源からの入力に対して外来ノイズとして出力する電圧ノイズは、容量素子２１１ａ、２１１ｂの配置方向に対して指向性がある可能性がある。そこで、詳細は後述するが、容量素子２１１ａが配される電極パターンと容量素子２１１ｂが配される電極パターンとは、同じ形状をし、同じ方向に配されていてもよい。例えば、複数の容量素子２１１対が配されている場合、それぞれの電極パターンは、全ての箇所において同じ形状、同じ方向であってもよい。結果として、複数の容量素子２１１対は、同じ電子部品が同じ配置方向で配されていてもよい。容量素子２１１の配置方向によって、例えば、同じ外部からの衝撃によってバイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとに重畳されるノイズの量が、互いに異なってくる可能性があるためである。また、フレキシブルプリント配線板８０３から入力される外来ノイズに対して、複数の容量素子２１１対の特性を揃える場合、接続部８０５に対する容量素子２１１対の配置位置が、それぞれの接続部８０５に対して略同一で配されていてもよい。

図７に示される構成では、容量素子２１１ａ、２１１ｂとしてバイパスコンデンサを例に説明しているが、これに限定されるものではない。例えば、容量素子２１１ａ、２１１ｂは、容量性能を示すダイオードや（三端子）ノイズフィルタであってもよい。また、図７に示される構成では、バイアス源２０３ａ、２０３ｂが、基板８０１上に配置されるように図示されているが、基板８０１とは別の基板に配されていてもよい。つまり、基板８０１には、配線パターンと容量素子２１１対だけが配されていてもよい。

次に、図８、９を用いて、衝撃が基板８０１上に配された容量素子２１１対に入力されるメカニズムについて説明する。図８は、基板８０１を横から見た場合の、基板８０１の変形の様子を模式的に表した図である。状態８１１は、基板８０１に衝撃が加わっていない定常時の状態が示されている。図８に示されるように、基板８０１の両端付近が固定されている場合、衝撃が加わると、基板８０１は、状態８１２や状態８１３のように変形しうる。状態８１２の場合を例に挙げると、基板８０１上の容量素子２１１ａ、２１１ｂに加わる力は以下のようになる。例えば、位置５の上面に容量素子２１１ａ、２１１ｂが配されていれば、引っ張り応力が容量素子２１１ａ、２１１ｂに機械エネルギとして加わる。また、位置５の下面に容量素子２１１ａ、２１１ｂが配されていれば、圧縮応力が容量素子２１１ａ、２１１ｂに機械エネルギとして加わる。つまり、容量素子２１１ａ、２１１ｂが受ける機械エネルギは、基板８０１の容量素子２１１ａ、２１１ｂが配されている位置と基板８０１の変形量とによって概略決まり得る。また、基板８０１の変形量は、基板８０１の材質や厚さによって決まりうる。そこで本発明者等は、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、基板８０１の変形に対して特性を略同一とできる配置関係を見出した。

図９には、基板８０１上の容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの配置が示されている。容量素子２１１ａは、基板８０１に配された電極１００１と電極１００２との間に配されている。容量素子２１１ｂは、基板８０１に配された電極１００３と電極１００４との間に配されている。このとき、電極１００１と電極１００２とを結ぶＹ方向に沿って、電極１００３と電極１００４とが配されている。また、上述したように、電極１００１と電極１００２とによって構成される電極パターンと、電極１００３と電極１００４とによって構成される電極パターンと、が同じ形状をしていてもよい。後述するように、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、同じ電子部品である場合、電極１００１と電極１００２との間の距離と、電極１００３と電極１００４との間の距離が等しくてもよい。

このとき、基板８０１の厚さｔに対し、図９に示されるように、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの間の距離Ｌが、基板８０１の厚さの３倍以下であってもよい。これによって、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの外部のノイズ源からの入力に対する特性を略同一とすることが可能になる。ここでは、距離Ｌは、基板８０１の厚さｔから決定したが、これに限られるものではない。容量素子２１１ｂ対が受ける基板８０１の変形量に関わるパラメータであればよく、例えば、基板８０１の、ヤング率、ポアソン比、材質、密度などに応じて距離Ｌが決定されてもよい。

基板８０１の変形量は、基板８０１の厚さｔが厚いほど変形し難くなる。そのため、基板８０１の厚さｔが厚くなれば厚くなるほど、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの間の距離Ｌは広くすることが可能である。

一方、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの距離Ｌを小さくすることによって、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの外部のノイズ源からの入力に対する特性を略同一とすることが可能になる。容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの距離Ｌは、基板８０１の厚さｔ以下であれば、外来ノイズの影響を抑制し、放射線の照射を検知する精度をさらに向上できることが、発明者等によって見出された。しかしながら、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの距離Ｌを短くしすぎた場合、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの実装時に互いに接触してしまうことや、基板８０１の同じ面に重ねて配することは難しい。したがって、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの距離Ｌは、基板８０１の厚さｔの１／５以上であってもよいし、１／２以上であってもよい。また、例えば、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの間に、他の電子部品が配されていなくてもよい。

次に、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが配置される向きについて、図１０（ａ）～１０（ｅ）、１１を用いて説明する。基板８０１に使用される電子部品は、電子部品の集積化やダウンサイズを達成するために、実装面積が小さい表面実装部品が多く使用される。特に、安価なセラミックコンデンサは、使用しやすく、多くの放射線撮像装置１００において採用されうる。セラミックコンデンサは、圧電効果が大きく、基板８０１の変形の影響を受けやすい部品でもある。加えて、セラミックコンデンサは、一般的に長長手方向と短手方向とを有する矩形状である場合が多く、衝撃ノイズに対して指向性をもつ。

ここでは、基板８０１の電極１００１が配される面に対する正射影において、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとは、セラミックコンデンサなどのように、長手方向と短手方向とを有する矩形状であり、上述の特性に指向性を有するとして説明する。また、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、セラミックコンデンサのような表面実装の電子部品であり、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、同じ電子部品（例えば、同じ型番のセラミックコンデンサ）であるとして説明する。このため、基板８０１の変形に対して、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの外部のノイズ源に起因する特性を略同一にするためには、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの配置向きについても考える必要がある。

図１０（ａ）は、基板８０１に対するＸ方向とＹ方向との定義を示す図である。図１０（ａ）に示されるように、基板８０１のうち容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂが配される面（主面）に平行にＸ方向（長手方向）、Ｙ方向（短手方向）を定義し、面の法線方向（厚さ方向）をＺ方向と定義する。また、図１０（ａ）に示される場合において、基板８０１は、Ｘ方向に撓むように変形している。

この場合、図１０（ｂ）～１０（ｅ）に示されるように、容量素子２１１ａの長手方向に平行な方向に沿って、容量素子２１１ｂの長手方向が配される。これによって、基板８０１の変形に対して、略同等の機械エネルギが、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂに入力される。ここで、電極１００１と電極１００２とを結ぶ方向は、容量素子２１１ｂの長手方向と同じである。

さらに、図１０（ａ）に示される、基板８０１のＸ方向の変形に対する特性は、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの短手方向が、Ｘ方向に沿って配されている場合の方が、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂに加わる機械エネルギが小さくなる。このため、図１０（ｂ）、１０（ｅ）のように、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂが配されていてもよい。

図１０（ｂ）に示される場合において、容量素子２１１ａの長手方向に平行なＹ方向に沿って、容量素子２１１ｂの長手方向が配される。さらに、Ｙ方向に交差するＸ方向に、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、並んで配されている。このとき、容量素子２１１ａの長手方向の一端と容量素子２１１ｂの長手方向の一端とを結ぶ仮想線１１０１、および、容量素子２１１ａの長手方向の他端と容量素子２１１ｂの長手方向の他端とを結ぶ仮想線１１０２が、それぞれＸ方向に沿っていてもよい。容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとのＹ方向の位置を揃えることによって、基板８０１のＹ方向の変形時に加わる機械エネルギが、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとの間で、略同一になりうる。

図１０（ｅ）に示される場合において、容量素子２１１ａの長手方向に平行なＹ方向に沿って、容量素子２１１ｂの長手方向が配される。さらに、Ｙ方向に平行な１つの仮想線１１０３の上に、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、並んで配されている。

基板８０１は、短手方向であるＹ方向よりも、長手方向であるＸ方向の方が撓みやすい可能性がある。したがって、図１０（ｂ）、１０（ｅ）に示されるように、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂを配した方が、バイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂに重畳してしまうノイズの量を略同一にすることが可能になりうる。しかしながら、基板８０１は、Ｙ方向にも撓みうる。したがって、図１０（ｅ）に示す配置よりも図１０（ｂ）に示す配置の方が、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂに加わる機械エネルギの差は小さくなりうる。

また、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂは、長手方向をＹ方向に沿うことに限られることはない。容量素子２１１ａの長手方向に平行な方向に沿って、容量素子２１１ｂの長手方向が配されていればよい。例えば、図１０（ｃ）、１０（ｄ）に示されるように、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの長手方向が、Ｘ方向に沿って配されていてもよい。この場合、図１０（ｃ）に示されるように、Ｘ方向に交差するＹ方向に、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、並んで配されている。さらに、図１０（ｃ）に示されるように、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとのＸ方向の位置が揃っていてもよい。また、図１０（ｄ）に示されるように、Ｘ方向に平行な１つの仮想線の上に、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、並んで配されていてもよい。

上述の説明では、容量素子２１１ａ、２１１ｂとしてセラミックコンデンサを例として挙げたが、容量素子２１１ａ、２１１ｂとして、例えば、アルミ電解コンデンサが用いられてもよい。アルミ電解コンデンサには、極性が存在する。そのため、容量素子２１１ａ、２１１ｂの配置の方向に加え、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの極性の向きも揃えることによって、基板８０１の変形に起因する容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの特性を略同一とすることができる。

図１１は、図７に示されるフレキシブルプリント配線板８０３および接続部８０５の１つを拡大した図である。対になるバイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとは、図１１に示されるように、互いに隣接するように配されていてもよい。つまり、対になるバイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとの間に信号線Ｓｉｇなどが配されていなくてもよい。図１１のように対になるバイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとを隣接して配することによって、電磁界ノイズのような外部からのノイズに対し、発生源からの距離の差分を小さくできる。したがって、バイアス線Ｂｓａおよびバイアス線Ｂｓｂに重畳する電磁界ノイズの発生源から受ける影響差を抑制することが可能になる。

次に、図１２を用いて、放射線撮像装置１００の画像取得部１１０の変形例について説明する。図１２では、図２に示される容量素子２１１ａ、２１１ｂが、インダクタ素子２１２ａ、２１２ｂに変更されている。より具体的には、バイアス線Ｂｓａに直列にインダクタ素子２１２ａが配され、バイアス線Ｂｓｂに直列にインダクタ素子２１２ｂが配されている。

上述の容量素子２１１ａ、２１１ｂは、放射線の照射を検知する際や、画素ＰＩＸから放射線情報を読み出す際に、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂの高周波の変動を抑制されるために付加されうる。同様に、インダクタ素子２１２ａ、２１２ｂが、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂの高周波な変動を抑制されるために、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂに直列に接続されていてもよい。インダクタ素子２１２ａ、２１２ｂは、容量素子２１１ａ、２１１ｂと同様に圧電効果を持ち衝撃が加わるとノイズ電圧を発生しうる。そのため、インダクタ素子２１２ａおよびインダクタ素子２１２ｂは、上述の容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂと同様の配置方法に従って、基板８０１の上に配されうる。

また、インダクタ素子２１２ａ、２１２ｂは、コイルを含み構成される場合が多い。コイルに電磁界ノイズが印加されると、コイルで電流が発生しノイズ電流になる。したがって、例えば、インダクタ素子２１２ｂは、インダクタ素子２１２ａを構成するコイルの長手方向に平行な方向に沿うように長手方向が配されたコイルを備え、インダクタ素子２１２ａのコイルの巻き方向とインダクタ素子２１２ｂコイルの巻き方向とが同じであってもよい。

また、上述の容量素子２１１対と同様に、複数のインダクタ素子２１２ａとインダクタ素子２１２ｂとの組合せが、配されていてもよい。また、インダクタ素子２１２ａ、２１２ｂは、コイルに限定されるものではなく、例えば、インダクタ性能を示すノイズフィルタなどが、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂに直列に接続されていてもよい。また、上述のように、バイアス線Ｂｓａ、Ｂｓｂに容量素子２１１ａ、２１１ｂを接続し、さらに、図１２に示されるように、インダクタ素子２１２ａ、２１２ｂを接続してもよい。容量素子２１１ａ、２１１ｂとインダクタ素子２１２ａ、２１２ｂとによって、ローパスフィルタが構成されうる。

図１３（ａ）、１３（ｂ）を参照して、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの配置の変形例について説明する。容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの配置以外は、上述の各構成と同様であってもよい。そのため、ここでは、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂの配置について、他の構成については説明を省略する。

上述の実施形態では、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、基板８０１の同じ面に配されている場合について説明した。しかしながら、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂが配される基板８０１の面（主面）は、同じ面でなくてもよい。図１３（ａ）に示されるように、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが、基板８０１の互いに異なる面に配されていてもよい。この場合、図１３（ａ）、１３（ｂ）に示されるように、基板８０１の電極１００１が配される面に対する正射影において、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとが互いに重なるように配されていてもよい。

容量素子２１１対を図１３（ａ）、１３（ｂ）に示されるように配にすることによって、容量素子２１１ａおよび容量素子２１１ｂに入力される電磁界ノイズに対して、特性を略同一にすることができる。より具体的には、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとを基板８０１の表裏にそれぞれ実装することによって、バイアス線Ｂｓａとバイアス線ＢｓｂとをＺ方向から見た場合に重ねて引き回すことができる。この方法では、互いに寄生容量を介してバイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとをカップリングすることができる。つまり、バイアス線Ｂｓａに発生した高周波ノイズを、寄生容量を介してバイアス線Ｂｓｂにも重畳させることができ、コモンモードのノイズとすることができる。加えて、基板８０１上において、バイアス線Ｂｓａとバイアス線ＢｓｂとのＸ、Ｙ方向の位置が略同一にできるため、例えば、内層を通る別電源の配線パターンから受ける影響を、バイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとで略同一することができる。結果として、バイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとが受ける電磁界ノイズに対する特性を略同一とすることができる。

図１３（ａ）、１３（ｂ）に示される構成において、基板８０１の変形に対して、容量素子２１１ａと容量素子２１１ｂとに加わる機械エネルギが逆位相になりうる。つまり、圧電効果によって、バイアス線Ｂｓａとバイアス線Ｂｓｂとが受ける影響は、同じにならない。したがって、基板８０１の変形が概略無視できる、または、許容できる場合において、図１３（ａ）、１３（ｂ）に示される容量素子２１１対の配置にする。それによって、電磁界ノイズの影響を抑制しつつ、検知回路１０６による放射線の照射の検知能力を向上させることができる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：放射線撮像装置、１０６：検知回路、２０３：バイアス源、２１１：容量素子、Ｂｓａ，Ｂｓｂ：バイアス線、ＰＩＸ：画素、Ｓ：変換素子

Claims (21)

1. 放射線を電荷に変換する変換素子をそれぞれ含む複数の画素と、前記複数の画素のうち第１グループの画素の前記変換素子に第１バイアス線を介してバイアス電位を供給する第１バイアス源と、前記複数の画素のうち前記第１グループとは異なる第２グループの画素の前記変換素子に第２バイアス線を介してバイアス電位を供給する第２バイアス源と、前記第１バイアス線を流れる電流および前記第２バイアス線を流れる電流に基づいて放射線の照射の有無を検知する検知回路と、を含む放射線撮像装置であって、
   前記第１バイアス線と所定の電位を供給する電位供給線との間に配された第１容量素子と、前記第２バイアス線と前記電位供給線との間に配された第２容量素子と、をさらに含むことを特徴とする放射線撮像装置。
2. 基板をさらに含み、
   前記第１容量素子は、前記基板に配された第１電極と第２電極との間に配され、
   前記第２容量素子は、前記基板に配された第３電極と第４電極との間に配され、
   前記第１電極と前記第２電極とを結ぶ第１方向に沿って、前記第３電極と前記第４電極とが配されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
3. 前記第１電極と前記第２電極との間の距離と、前記第３電極と前記第４電極との間の距離が等しいことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。
4. 前記第１電極と前記第２電極とによって構成される電極パターンと、前記第３電極と前記第４電極とによって構成される電極パターンと、が同じ形状をしていることを特徴とする請求項２または３に記載の放射線撮像装置。
5. 前記基板の前記第１電極が配される面に対する正射影において、前記第１容量素子と前記第２容量素子とは、長手方向と短手方向とを有する矩形状であり、
   前記第１容量素子の長手方向に平行な第２方向に沿って、前記第２容量素子の長手方向が配されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
6. 前記第１方向と前記第２方向とが、同じ方向であることを特徴とする請求項５に記載の放射線撮像装置。
7. 前記第２方向に交差する第３方向に、前記第１容量素子と前記第２容量素子とが、並んで配されていることを特徴とする請求項５または６に記載の放射線撮像装置。
8. 前記第１容量素子の長手方向の一端と前記第２容量素子の長手方向の一端とを結ぶ仮想線、および、前記第１容量素子の長手方向の他端と前記第２容量素子の長手方向の他端とを結ぶ仮想線が、それぞれ前記第３方向に沿っていることを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像装置。
9. 前記第２方向に平行な１つの仮想線の上に、前記第１容量素子と前記第２容量素子とが、並んで配されていることを特徴とする請求項５または６に記載の放射線撮像装置。
10. 前記第１容量素子と前記第２容量素子との間の距離が、前記基板の厚さの３倍以下であることを特徴とする請求項２乃至９の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
11. 前記第１容量素子と前記第２容量素子とが、前記基板の同じ面に配されていることを特徴とする請求項２乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
12. 前記第１容量素子と前記第２容量素子との間に、他の電子部品が配されていないことを特徴とする請求項１１に記載の放射線撮像装置。
13. 前記第１容量素子と前記第２容量素子とが、前記基板の互いに異なる面に配されていることを特徴とする請求項２乃至１０の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
14. 前記基板の前記第１電極が配される面に対する正射影において、前記第１容量素子と前記第２容量素子とが互いに重なるように配されていることを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮像装置。
15. 前記第１容量素子と前記第２容量素子とが、同じ電子部品であることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
16. 前記第１容量素子と前記第２容量素子とが、表面実装の電子部品であることを特徴とする請求項１乃至１５の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
17. 前記電位供給線にグランド電位が供給されることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
18. 前記第１バイアス線に直列に第１インダクタ素子がさらに配され、
    前記第２バイアス線に直列に第２インダクタ素子がさらに配されていることを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の放射線撮像装置。
19. 放射線を電荷に変換する変換素子をそれぞれ含む複数の画素と、前記複数の画素のうち第１グループの画素の前記変換素子に第１バイアス線を介してバイアス電位を供給する第１バイアス源と、前記複数の画素のうち前記第１グループとは異なる第２グループの画素の前記変換素子に第２バイアス線を介してバイアス電位を供給する第２バイアス源と、前記第１バイアス線を流れる電流および前記第２バイアス線を流れる電流に基づいて放射線の照射の有無を検知する検知回路と、を含む放射線撮像装置であって、
    前記第１バイアス線に直列に配された第１インダクタ素子と、前記第２バイアス線に直列に配された第２インダクタ素子と、をさらに含むことを特徴とする放射線撮像装置。
20. 前記第１インダクタ素子は、第１コイルを含み、
    前記第２インダクタ素子は、前記第１コイルの長手方向に平行な第４方向に沿うように長手方向が配された第２コイルを含み、
    前記第１コイルの巻き方向と前記第２コイルの巻き方向とが同じことを特徴とする請求項１８または１９に記載の放射線撮像装置。
21. 請求項１乃至２０の何れか１項に記載の放射線撮像装置と、
    前記放射線撮像装置に放射線を照射する放射線発生装置と、
    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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