JP5099000B2 - Portable radiographic imaging device and radiographic imaging system - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- H04N5/32—Transforming X-rays
Description
本発明は、可搬型放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムに係り、特に、放射線検出素子内に蓄積された余分な電荷を放出させる放射線検出素子のリセット処理を行う可搬型放射線画像撮影装置およびそれを用いた放射線画像撮影システムに関する。 The present invention relates to a portable radiographic image capturing apparatus and a radiographic image capturing system, and more particularly to a portable radiographic image capturing apparatus that performs a reset process of a radiation detecting element that discharges an excess charge accumulated in the radiation detecting element. The present invention relates to a radiographic image capturing system using a computer.
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。 A so-called direct type radiographic imaging device that generates electric charges by a detection element in accordance with the dose of irradiated radiation such as X-rays and converts it into an electrical signal, or other radiation such as visible light with a scintillator or the like. Various so-called indirect radiographic imaging devices have been developed that convert charges to electromagnetic waves after being converted into electrical signals by generating electric charges with photoelectric conversion elements such as photodiodes in accordance with the energy of the converted and irradiated electromagnetic waves. Yes. In the present invention, the detection element in the direct type radiographic imaging apparatus and the photoelectric conversion element in the indirect type radiographic imaging apparatus are collectively referred to as a radiation detection element.
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(例えば特許文献1参照)。しかし、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納して可搬とされた可搬型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)。これらの可搬型放射線画像撮影装置では、バッテリが内蔵されている。
This type of radiographic imaging device is known as an FPD (Flat Panel Detector), and has conventionally been formed integrally with a support base (or a bucky device) (see, for example, Patent Document 1). However, in recent years, a portable radiographic image capturing apparatus in which a radiation detection element or the like is accommodated in a housing has been developed and put into practical use (see, for example,
ところで、可搬型放射線画像撮影装置の内部構造は、後述する図3や図4等に示すように、通常、基板4上に互いに交差するように配設された複数の走査線5と複数の信号線6とで区画された各小領域rに、複数の放射線検出素子7が二次元状(マトリクス状)に配列されて形成されている。そして、前述したように、放射線検出素子7では照射された放射線の線量に応じてその内部に電荷が発生し、各放射線検出素子7の電荷がそれぞれ読み出され、読み出し回路17で電荷電圧変換され増幅される等して画像データとして取り出される。
By the way, the internal structure of the portable radiographic image capturing apparatus generally has a plurality of
しかし、可搬型放射線画像撮影装置に放射線が照射されない場合でも、放射線検出素子7自体の熱による熱励起等によりその内部で電荷が発生しており、その電荷はいわゆる暗電荷として各放射線検出素子7内に蓄積される。そして、各放射線検出素子7内にこの暗電荷が多量に存在する状態のまま放射線画像撮影を行うと、放射線の照射によって発生した上記の電荷を各放射線検出素子7から画像データとして読み出す際に、この多量の暗電荷が一緒に読み出されて画像データに大きなノイズ成分が重畳される状態になる。
However, even when no radiation is applied to the portable radiographic imaging device, charges are generated inside due to thermal excitation or the like due to heat of the
この暗電荷によるノイズ成分を可能な限り除去するため、放射線画像撮影時には、通常、放射線画像撮影装置に対して放射線が照射される直前等に、放射線検出素子7内等に蓄積された暗電荷等の余分な電荷を除去するためのリセット処理が行われる。また、この放射線検出素子7のリセット処理は、上記のような放射線画像撮影時のみならず、必要に応じて適宜行われる。
In order to remove the noise component due to this dark charge as much as possible, at the time of radiographic image capturing, dark charges accumulated in the
放射線検出素子7のリセット処理においては、図3や図4等に示したように各走査線5に接続された各放射線検出素子7のスイッチ手段であるTFT8(Thin Film Transistor)のゲート電極8gに走査線5を介してオン電圧を印加してTFT8のゲートを開き、TFT8を介して放射線検出素子7内に蓄積された余分な電荷を信号線6に放出させてリセット処理が行われる。
In the reset process of the
その際、例えば特許文献4に記載されているように、オン電圧を印加する走査線5を各ラインL1〜Lx(後述する図7等参照)ごと、或いは複数(例えば3本)のラインごとに順次切り替えながら、各放射線検出素子7から蓄積された余分な電荷を順次放出させるように構成することも可能である。しかし、放射線画像撮影装置内には、通常、数千〜数万本の走査線5が配列されているため、このように各走査線ごとにオン電圧を印加するのでは、放射線検出素子7のリセット処理に比較的大きな時間を要してしまうことになる。
At that time, as described in
また、このような場合に放射線検出素子7のリセット処理に要する時間を短縮するために、走査線5の各ラインL1〜Lxにオン電圧を印加する時間を短縮すると、各放射線検出素子7から暗電荷等の余分な電荷が放出され切らないうちにTFT8がオフ状態となってしまい、各放射線検出素子7から余分な電荷を十分に除去できなくなる。
Further, in such a case, in order to shorten the time required for the reset process of the
そこで、特許文献4にも記載されているように、走査線5の各ラインL1〜Lxに同時にオン電圧を印加して全TFT8を同時にオン状態として、各放射線検出素子7から一斉に蓄積された余分な電荷を放出させるように構成することが可能である。このように構成すれば、各放射線検出素子7から余分な電荷を十分に除去する時間を確保しつつ、全放射線検出素子7のリセット処理に要する時間を短縮することが可能となる。
ところで、放射線検出素子7の一方の電極(図7等に示す第1電極74)には前述したスイッチ手段としてのTFT8が接続されており、リセット処理の際、放射線検出素子7に蓄積された電子・正孔のうち一方の電荷がTFT8を介して信号線6に流出する。また、放射線検出素子7の他方の電極(図7等に示す第2電極78)には、放射線検出素子7にバイアス電圧を印加するためのバイアス線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。そして、リセット処理の際、放射線検出素子7に蓄積された電子・正孔の他方の電荷がバイアス線9に流出し、結線10に集まってバイアス電源14に流入する。
By the way, the
その場合、特に、放射線画像撮影装置の電源を投入した後など、各放射線検出素子7に電力を供給した後に行われる最初のリセット処理の際には、各放射線検出素子7に比較的大量の電子や正孔が蓄積されている場合がある。そして、その場合に、上記のように全走査線5に同時にオン電圧を印加してリセット処理を行うと、各放射線検出素子7からバイアス線9に蓄積された電荷が流出し、バイアス線9の結線10に電荷が集まって大量の電流が流れる。
In that case, a relatively large amount of electrons are applied to each
そして、放射線画像撮影装置が長年使用され、このようなバイアス線9や結線10への大量の電荷の流出が繰り返されると、特に結線10の部分に断線が生じてしまう場合があり、結線10等が断線すると、各放射線検出素子7に適切なバイアス電圧が印加されなくなり、各放射線検出素子7の電極(図7等に示す電極78)から余分な電荷が流出しなくなるため、放射線検出素子7で照射された放射線を的確に検出することができなくなる。
If the radiographic imaging apparatus is used for many years and a large amount of charge flows out to the
従来の支持台やブッキー装置と一体的に形成された放射線画像撮影装置(FPD)では、支持台等を介してFPDに常時電力が供給されるため、こまめにリセット処理を行うことが可能であり、各放射線検出素子7に大きな電荷が蓄積されないうちに電荷を放出させてバイアス線9や結線10に流れる電流量を小さくすることで、結線10等の断線を防止することが可能である。
In a conventional radiographic imaging device (FPD) integrally formed with a support base or a Bucky device, power is always supplied to the FPD through the support base and the like, so it is possible to perform reset processing frequently. It is possible to prevent disconnection of the
しかし、バッテリが内蔵された可搬型の放射線画像撮影装置では、同様にリセット処理を頻繁に行うと、リセット処理で消費されるバッテリの電力量が増大し、バッテリが消耗してしまうという問題が生じる。そのため、可搬型の放射線画像撮影装置では、放射線画像撮影前などのように必要な場合にのみ放射線検出素子7のリセット処理を行うように構成せざるを得ないが、その場合には、上記のように結線10等の断線の可能性が生じる。
However, in a portable radiographic imaging apparatus with a built-in battery, if the reset process is performed frequently in the same manner, the amount of battery power consumed in the reset process increases and the battery is consumed. . Therefore, in the portable radiographic imaging apparatus, it is necessary to configure the
そこで、可搬型放射線画像撮影装置においては、バッテリの消耗を防止しつつ、バイアス線9や結線10等の断線を生じないように放射線検出素子7のリセット処理が行われることが求められる。しかも、放射線検出素子7のリセット処理においては、各放射線検出素子7から余分な電荷を確実に除去できることが求められる。
Therefore, in the portable radiographic imaging device, it is required that the
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、バッテリの消耗およびバイアス線等の断線を防止し、かつ、放射線検出素子から余分な電荷を十分に除去可能な可搬型放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems. Portable radiographic imaging capable of preventing battery consumption and disconnection of a bias line and the like and sufficiently removing excess charges from a radiation detection element. An object is to provide an apparatus and a radiographic imaging system.
前記の問題を解決するために、本発明の可搬型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、
前記各放射線検出素子に接続されたバイアス線と、
前記バイアス線を介して前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記放射線検出素子ごとに配置され、接続された前記走査線にオン電圧が印加されると前記放射線検出素子内で発生した電荷を放出させ、接続された前記走査線にオフ電圧が印加されると前記放射線検出素子内で発生した電荷を前記放射線検出素子内に蓄積させるスイッチ手段と、
電源回路とゲートドライバとを備え、前記各走査線を介して前記スイッチ手段に印加する電圧を制御する走査駆動手段と、
を備え、
前記各手段に電力を供給するバッテリが内蔵されており、
前記走査駆動手段は、前記放射線検出素子内に蓄積された余分な電荷を放出させる前記放射線検出素子のリセット処理の際に、前記各走査線を介して前記スイッチ手段に印加する電圧を制御して、前記各放射線検出素子から前記バイアス線に流出する電流を制限することを特徴とする。
In order to solve the above problem, the portable radiographic imaging device of the present invention is:
A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A bias line connected to each of the radiation detection elements;
A bias power source for applying a bias voltage to each radiation detection element via the bias line;
When an on-voltage is applied to the scanning line arranged and connected to each radiation detection element, a charge generated in the radiation detection element is released, and an off-voltage is applied to the connected scanning line. Switch means for accumulating charges generated in the radiation detection element in the radiation detection element;
A scanning drive unit that includes a power supply circuit and a gate driver, and controls a voltage applied to the switch unit via each scanning line;
With
A battery for supplying power to each of the above means is incorporated,
The scanning drive unit controls a voltage applied to the switch unit via each scanning line during a reset process of the radiation detection element that discharges excess charges accumulated in the radiation detection element. The current flowing out from the radiation detecting elements to the bias line is limited.
また、本発明の放射線画像撮影システムは、
外部と通信可能な通信手段を備えた本発明の可搬型放射線画像撮影装置と、
前記可搬型放射線画像撮影装置に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源を起動させるとともに、前記放射線源に放射線の照射開始を指示する照射開始スイッチを備える操作卓と、を備える放射線発生装置と、
を備え、
前記可搬型放射線画像撮影装置の前記走査駆動手段は、前記通信手段を介して、前記操作卓から送信された前記放射線源の起動信号を受信すると、前記放射線検出素子のリセット処理を開始することを特徴とする。
Moreover, the radiographic imaging system of the present invention is
A portable radiographic imaging device of the present invention comprising a communication means capable of communicating with the outside;
A radiation generator comprising: a radiation source that irradiates radiation to the portable radiation imaging apparatus; and an operation console that activates the radiation source and includes an irradiation start switch that instructs the radiation source to start radiation irradiation; ,
With
When the scanning drive unit of the portable radiographic image capturing apparatus receives the radiation source activation signal transmitted from the console via the communication unit, it starts resetting the radiation detection element. Features.
本発明のような方式の可搬型放射線画像撮影装置および放射線画像撮影システムによれば、異なる複数の電圧値のオン電圧を段階的に印加したり、短いパルス幅のオン電圧を複数回印加する等して、各走査線を介してスイッチ手段(TFT)に印加する電圧を制御することで、後述する図12(B)や図16等に示すように、各放射線検出素子からバイアス線や結線に流出する電流が制限され、バイアス線や結線を流れる電流の電流量は、リセット処理時に最初から各スイッチ手段に通常のオン電圧を印加した場合(各図中の一点鎖線参照)に比べてそのピークが低くなる。 According to the portable radiographic image capturing apparatus and the radiographic image capturing system of the system of the present invention, on voltages with different voltage values are applied stepwise, an on voltage with a short pulse width is applied multiple times, etc. Then, by controlling the voltage applied to the switch means (TFT) through each scanning line, as shown in FIG. 12B and FIG. The amount of current that flows through the bias line and connection is limited compared to when the normal on-voltage is applied to each switch means from the beginning during reset processing (see the dashed line in each figure). Becomes lower.
そのため、放射線検出素子のリセット処理が繰り返され、バイアス線や結線に多大な電流が流れることが繰り返されて結線等が断線する確率を確実に低下させることが可能となり、事実上、結線等の断線を防止することが可能となる。また、放射線検出素子のリセット処理を必要以上に頻繁に繰り返す必要がなくなるため、リセット処理を繰り返してバッテリの消費電力量が増大することを的確に防止して、バッテリの消耗を防止することが可能となる。 Therefore, the reset process of the radiation detection element is repeated, and it is possible to surely reduce the probability that a large amount of current flows through the bias line and the connection and the connection is disconnected. Can be prevented. In addition, since it is not necessary to repeat the reset process of the radiation detection element more frequently than necessary, it is possible to prevent the battery power consumption by accurately preventing the power consumption of the battery from increasing by repeating the reset process. It becomes.
さらに、例えば全てのスイッチ素子を同時にオン状態として各放射線検出素子のリセット処理を同時に行うように構成すれば、各放射線検出素子から余分な電荷を十分に除去する時間を確保しつつ、全放射線検出素子のリセット処理に要する時間を短縮することが可能となる。 Furthermore, for example, if all the switch elements are turned on at the same time and each radiation detection element is reset at the same time, all radiation detection can be performed while ensuring sufficient time to remove excess charges from each radiation detection element. It is possible to shorten the time required for the element reset processing.
以下、本発明に係る可搬型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。 Embodiments of a portable radiographic imaging device and a radiographic imaging system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、以下、可搬型放射線画像撮影装置を単に放射線画像撮影装置と表す。また、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。 Hereinafter, the portable radiographic imaging device is simply referred to as a radiographic imaging device. A so-called indirect radiation image capturing apparatus that includes a scintillator or the like and converts irradiated radiation into electromagnetic waves of other wavelengths such as visible light to obtain an electric signal will be described below. Can also be applied to a direct radiographic imaging apparatus.
[放射線画像撮影装置]
[第1の実施の形態]
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A−A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等が収納された可搬型(カセッテ型)の装置として構成されている。
[Radiation imaging equipment]
[First Embodiment]
FIG. 1 is an external perspective view of the radiographic image capturing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the
筐体2は、少なくとも放射線の照射を受ける側の面R(以下、放射線入射面Rという。)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。
The
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、外部と無線で通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。
As shown in FIG. 1, the side surface of the
また、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。
As shown in FIG. 2, a
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。
The
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、それぞれ放射線検出素子7がそれぞれ設けられている。
In the present embodiment, the
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。
Thus, the entire region r in which a plurality of
本実施形態では、放射線検出素子7としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも、例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。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。
In the present embodiment, a photodiode is used as the
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内で発生し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、放射線検出素子7内で発生した電荷を放射線検出素子7内に蓄積させるようになっている。
The
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X−X線に沿う断面図である。
Here, the structure of the
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(SiNx)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74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。
A
ソース電極8sとドレイン電極8dとは、窒化シリコン(SiNx)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。
The
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AlやCr等が積層されて補助電極72が形成されており、補助電極72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73を挟んでAlやCr、Mo等からなる第1電極74が積層されている。第1電極74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。
In the
第1電極74の上には、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n層75、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるi層76、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77が下方から順に積層されて形成されている。
On the
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i層76に到達して、i層76内で電子正孔対が発生する。放射線検出素子7は、このようにして、シンチレータ3から照射された電磁波を電荷に変換するようになっている。
When radiation enters from the radiation incident surface R of the
また、p層77の上には、ITO等の透明電極とされた第2電極78が積層されて形成されており、照射された電磁波がi層76等に到達するように構成されている。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。なお、p層77、i層76、n層75の積層の順番は上下逆であってもよい。また、本実施形態では、放射線検出素子7として、上記のようにp層77、i層76、n層75の順に積層されて形成されたいわゆるpin型の放射線検出素子を用いる場合が説明されているが、これに限定されない。
On the
放射線検出素子7の第2電極78の上面には、第2電極78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78やバイアス線9、TFT8側に延出された第1電極74、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(SiNx)等からなる第2パッシベーション層79で被覆されている。
A
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1本の結線10に結束されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in this embodiment, one
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、IC12a等のチップが組み込まれた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。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, each
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。
The
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図である。
Here, the circuit configuration of the radiation
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78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78にそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。
As described above, each
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は、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制御するようになっている。なお、本実施形態では、バイアス線9の結線10に、結線10(バイアス線9)を流れる電流の電流量を検出する電流検出手段43が設けられているが、これについては後で説明する。
The
また、本実施形態では、放射線検出素子7のp層77側(図5参照)に第2電極78を介してバイアス線9が接続されていることからも分かるように、バイアス電源14からは、放射線検出素子7の第2電極78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74側にかかる電圧以下の電圧が印加されるようになっている。
In the present embodiment, as can be seen from the fact that the
各放射線検出素子7の第1電極74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から延びる各走査線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。
The
走査駆動手段15は、本実施形態では、電源回路15aとゲートドライバ15bとを備えており、ゲートドライバ15bに接続されている各走査線5を介してTFT8のゲート電極8gに印加する電圧を制御するようになっている。
In this embodiment, the
具体的には、走査駆動手段15の電源回路15aは、ゲートドライバ15bから各走査線5に印加するオン電圧やオフ電圧の電圧値をそれぞれ所定の電圧値に設定して、ゲートドライバ15bに供給するようになっている。また、走査駆動手段15のゲートドライバ15bは、パルス幅変調(Pulse Width Modulation:PWM)により各走査線5に印加するオン電圧のパルス波のパルス幅やデューティ比を変調できるようになっている。
Specifically, the
走査駆動手段15から各走査線5を介したTFT8に対するオン電圧の印加のさせ方については後で詳しく説明する。
A method for applying the ON voltage to the
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、読み出しIC16には所定個数の読み出し回路17が設けられており、読み出しIC16が複数設けられることにより、信号線6の本数分の読み出し回路17が設けられるようになっている。
Each
読み出し回路17は、増幅回路18と、相関二重サンプリング(Correlated Double Sampling)回路19と、アナログマルチプレクサ21と、A/D変換器20とで構成されている。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。
The
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初期電圧V0が印加されるようになっている。なお、初期電圧V0は適宜の値に設定される。
In the present embodiment, the
また、増幅回路18の電荷リセット用スイッチ18cは、後述する制御手段22に接続されており、制御手段22によりオン/オフが制御されるようになっている。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(すなわち、TFT8のゲート電極8gに走査線5を介してオン電圧が印加されると)、当該放射線検出素子7から放出された電荷がコンデンサ18bに流入して蓄積され、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。
The charge reset
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して増幅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。
In this way, the
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。
A correlated double sampling circuit (CDS) 19 is connected to the output side of the
すなわち、相関二重サンプリング回路19は、増幅回路18がリセットされた後、電荷リセット用スイッチ18cがオフ状態とされて、放射線検出素子7から放出された電荷がコンデンサ18bに流入して蓄積され始めた時点で制御手段22から1回目のパルス信号を受信すると、その時点で増幅回路18から出力されている電圧値を保持する。
That is, in the correlated
そして、その時点から所定時間経過した後、放射線検出素子7から放出された電荷がコンデンサ18bに流入して蓄積された時点で制御手段22から2回目のパルス信号を受信すると、その時点で再び増幅回路18から出力されている電圧値を保持して、それらの電圧値の差分値を下流側に画像データとして出力するようになっている。
Then, after a lapse of a predetermined time from that point, when the second pulse signal is received from the control means 22 when the electric charge released from the
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の画像データは、アナログマルチプレクサ21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画像データ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。
The image data of each
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、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。
The control means 22 is constituted by a computer in which a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output interface and the like (not shown) are connected to a bus. It may be configured by a dedicated control circuit. And the control means 22 controls operation | movement etc. of each member of the
また、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。このように、バッテリ41は、放射線画像撮影装置1のハウジング2内に内蔵されており、バッテリ41には、外部装置からバッテリ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。
The
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。
As described above, the control means 22 controls the
また、制御手段22は、放射線技師等の操作者により電源スイッチ36が操作される等して手動で、或いは、外部装置からアンテナ装置39を介して無線で、信号が入力されることにより、各部材に対する電力の供給状態を、放射線検出素子7等への電力の供給を停止して必要な部材にのみ電力を供給する省電力モード(sleepモード)と、放射線検出素子7等に電力を供給して放射線画像撮影を可能とする撮影可能モード(wake upモード)との間で切り替えることができるように構成されている。
In addition, the control means 22 is configured such that a signal is input manually by an operator such as a radiologist operating the
省電力モードでは、放射線検出素子7等に電力が供給されないため、バッテリ41の電力消費を抑制することができるが、放射線画像撮影を行うことはできない。また、撮影可能モードでは、放射線検出素子7等の各部材に電力が供給されて放射線検出が可能な状態となるが、バッテリ41の電力が消費される。そのため、制御手段22は、各部材に対する電力の供給状態を撮影可能モードに切り替えた後、所定時間経過しても放射線画像撮影装置1に放射線が照射されない場合には、各部材に対する電力の供給状態を省電力モードに切り替えるようになっている。
In the power saving mode, since power is not supplied to the
電流検出手段43は、各バイアス線9が結束された結線10内を流れる電流を検出するようになっている。本実施形態では、電流検出手段43は、図示を省略するが、結線10に直列に接続される所定の抵抗値を有する抵抗と、抵抗の両端子間の電圧を測定する差動アンプとを備えて構成されており、差動アンプで抵抗の両端子間の電圧を測定することで結線10を流れる電流を電圧値に変換して検出するようになっている。
The current detection means 43 detects a current flowing in the
電流検出手段43に備えられる前記抵抗としては、各バイアス線9や結線10を流れる微弱な電流を増幅して電圧値に変換するために比較的大きな抵抗値を有する抵抗が用いられるようになっており、電流検出手段43は、検出した結線10の電流量に相当する電圧値を制御手段22に出力するようになっている。
As the resistor provided in the current detecting
なお、例えば放射線画像撮影時の放射線照射によって放射線検出素子7内に蓄積された電荷を読み出す際に、バイアス線9や結線10等にも電流が流れるが、電流検出手段43の抵抗の抵抗値が比較的大きいと、バイアス線9や結線10等を流れる電流の妨げとなる。
Note that, for example, when reading the electric charge accumulated in the
そのため、電流検出手段43には前記抵抗の両端子間を短絡する図示しないスイッチが設けられており、制御手段22は、通常の状態ではこのスイッチをオン状態として抵抗の両端子間を短絡させておき、バイアス線9や結線10等に流れる電流量に相当する電圧値の情報が必要な場合等にスイッチをオフ状態に切り替えて、電流検出手段43から検出した結線10の電流量に相当する電圧値を制御手段22や走査駆動手段15に出力させるようになっている。
For this reason, the current detecting
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とともに、本実施形態に係る放射線画像撮影装置1における走査駆動手段15から各走査線5を介したTFT8に対するオン電圧の印加のさせ方について説明する。
Next, the operation of the radiographic
放射線画像撮影装置1の制御手段22(図7参照)は、放射線画像撮影を行うために操作者により手動で、或いは外部装置からアンテナ装置39を介して無線で覚醒信号が入力されると、放射線画像撮影装置1の各部材に対する電力の供給状態を省電力モードから撮影可能モードに切り替える。
The control means 22 (see FIG. 7) of the radiographic
走査駆動手段15の電源回路15aには、走査線5を介して各放射線検出素子7のスイッチ手段であるTFT8のゲート電極8gに印加するオフ電圧Voff、すなわち各放射線検出素子7のTFT8を閉じるためのオフ電圧Voffとして、例えば図9に示すように−10[V]の電圧値を印加するように設定されている。
The
そして、制御手段22は、各部材に対する電力の供給状態が省電力モードから撮影可能モードに切り替わると走査駆動手段15に信号を送信し、走査駆動手段15の電源回路15aは、制御手段22から信号を受信すると、ゲートドライバ15bに対してオフ電圧Voffを設定する。そして、走査駆動手段15のゲートドライバ15bは、走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8に対してオフ電圧Voffを印加する(時刻T0)。
The control means 22 transmits a signal to the scanning drive means 15 when the power supply state to each member is switched from the power saving mode to the photographing enable mode, and the
また、制御手段22は、各部材に対する電力の供給状態が省電力モードから撮影可能モードに切り替わると、バイアス電源14に信号を送信して、バイアス電源14から各バイアス線9や結線10を介して各放射線検出素子7に対して所定の電圧値のバイアス電圧を印加させる。
Further, the control means 22 transmits a signal to the
この後、各放射線検出素子7のリセット処理が行われるが、本実施形態では、このリセット処理の際、走査駆動手段15は、走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8に対して通常のオン電圧である例えば+15[V]のオン電圧Von3を印加するのではなく、異なる複数の電圧値Von1、Von2、Von3のオン電圧を印加し、オン電圧Von1、Von2、Von3をリセット処理開始時から段階的に増加させるようにして(すなわち、Von1<Von2<Von3)、各走査線5を介してTFT8のゲート電極8gに印加する電圧を制御して、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流Iを制限するようになっている。
Thereafter, reset processing of each
具体的には、図9に示すように、走査駆動手段15の電源回路15aは、まず、ゲートドライバ15bに対して第1のオン電圧Von1を設定する。そして、走査駆動手段15のゲートドライバ15bは、走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8に対して第1のオン電圧Von1を印加する(時刻T1)。
Specifically, as shown in FIG. 9, the
そして、所定の時間が経過した後、走査駆動手段15の電源回路15aは、続いて、ゲートドライバ15bに対して第2のオン電圧Von2を設定する。そして、走査駆動手段15のゲートドライバ15bは、走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8に対して第2のオン電圧Von2を印加する(時刻T2)。
Then, after a predetermined time has elapsed, the
そして、さらに所定の時間が経過した後、走査駆動手段15の電源回路15aは、続いて、ゲートドライバ15bに対して通常のオン電圧である第3のオン電圧Von3を設定する。そして、走査駆動手段15のゲートドライバ15bは、走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8に対して第3のオン電圧Von3を印加する(時刻T3)。
Then, after a predetermined time further elapses, the
なお、このように、本実施形態では、オン電圧をVon1、Von2、Von3の3段階で引き上げる場合について説明するが、オン電圧を2段階で引き上げるように構成してもよく、或いは4段階以上で引き上げるように構成することも可能である。また、一旦引き上げたオン電圧を途中の段階で引き下げるように構成してもよく、オン電圧を何段階で引き上げるかや、その電圧値をどのように上下させるかは適宜決められる。 As described above, in this embodiment, the case where the ON voltage is raised in three stages of Von1, Von2, and Von3 will be described. However, the ON voltage may be raised in two stages, or in four or more stages. It can also be configured to be pulled up. Further, the ON voltage once increased may be decreased at an intermediate stage, and the number of stages at which the ON voltage is increased and how the voltage value is increased or decreased are appropriately determined.
ゲート電極8gに第1のオン電圧Von1が印加されるとTFT8がオン状態となり、各放射線検出素子7から第1電極74付近に溜まっていた余分な電荷(本実施形態では電子)が信号線6にそれぞれ流出する。一方、各放射線検出素子7の反対側の電極である第2電極78付近には第1電極74付近に溜まっていた余分な電荷とは正負が反対の電荷(本実施形態では正孔)が溜まっているが、電荷(電子)の信号線6への流出にあわせて、その電荷(正孔)も各バイアス線9に流出し、結線10を通ってバイアス電源14に流れ込む。
When the first on-voltage Von1 is applied to the
しかし、本実施形態では、上記のように最初に印加される第1のオン電圧Von1の電圧値は、第3のオン電圧Von3である通常のオン電圧の電圧値(例えば+15[V])よりも低い(図10(A)参照)。そのため、バイアス電源14に流れ込む電流を電流検出手段43でモニタすると、図10(B)に示すように、第1のオン電圧Von1が印加された場合も通常の電圧値のオン電圧(第3のオン電圧Von3)が印加された場合も、各放射線検出素子7の第2電極78からバイアス線9の結線10に流れ込む電流Iは同様に上昇するが、第1のオン電圧Von1が印加された場合(実線)には、通常の電圧値のオン電圧が印加された場合(一点鎖線)より低い値で電流Iの上昇が止まり、緩やかに下降し始める。
However, in the present embodiment, the voltage value of the first on-voltage Von1 that is first applied as described above is higher than the voltage value of the normal on-voltage that is the third on-voltage Von3 (for example, +15 [V]). (See FIG. 10A). Therefore, when the current flowing into the
続いて、走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8に対して印加されるオン電圧の電圧値が第2の電圧値Von2に引き上げられると(図11(A)参照)、図11(B)に示すように、バイアス線9の結線10に流れ込む電流Iは再度上昇する。しかし、この場合も、印加される第2のオン電圧Von2の電圧値は、第3のオン電圧Von3である通常のオン電圧の電圧値(例えば+15[V])よりも低いため、通常の電圧値のオン電圧が印加された場合(一点鎖線)より低い値で電流Iの上昇が止まり、緩やかに下降し始める。
Subsequently, when the voltage value of the on-voltage applied to all the TFTs 8 through all the lines L1 to Lx of the
そして、最後に、走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8に対して印加されるオン電圧の電圧値が通常のオン電圧である第3の電圧値Von3に引き上げられると(図12(A)参照)、図12(B)に示すように、バイアス線9の結線10に流れ込む電流Iは再度上昇する。しかし、この場合、第1のオン電圧Von1が印加されていた時刻T1から時刻T2の間と、第2のオン電圧Von2が印加されていた時刻T2から時刻T3の間に、各放射線検出素子7から既に多くの余分な電荷が流出してしまっている。
Finally, when the voltage value of the on voltage applied to all the TFTs 8 through all the lines L1 to Lx of the
そのため、通常のオン電圧である第3のオン電圧Von3が印加されても、電流Iは、通常の電圧値のオン電圧が印加された場合(一点鎖線)のピーク値までは上昇せず、それより低い値でピークとなり、その後は減少していく。 Therefore, even when the third on-voltage Von3, which is a normal on-voltage, is applied, the current I does not rise to the peak value when the normal on-voltage is applied (one-dot chain line). It becomes a peak at a lower value and then decreases.
なお、各放射線検出素子7から余分な電荷が流出しても、前述したように、各放射線検出素子7内では熱励起等により暗電荷が発生し続けるため、電流Iは0[A]まで下がらず、図12(B)に示すように、各放射線検出素子7から流出する暗電荷の総和に相当する電流量Idまでしか減少しない。
Even if extra charges flow out from each
また、このように電流検出手段43により検出されるバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iが、蓄積電荷のない状態で各放射線検出素子7から流出する暗電荷の総和に相当する電流量Id、或いはそれに近い値まで減少した時点で、全TFT8に印加する電圧を第3のオン電圧Von3からオフ電圧Voffに切り替えて各TFT8をオフ状態とするように構成することも可能である。
Further, the current amount I of the current flowing through the
しかし、本実施形態では、放射線画像撮影の直前に行われる放射線検出素子7のリセット処理の場合には、後述するように、電流検出手段43によるバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iの変化を監視して放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の開始を検出するように構成されており、バイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iの変化を監視し易くするため、走査駆動手段15は、時刻T3で走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8に対して第3のオン電圧Von3を印加した後、全TFT8に印加する電圧を第3のオン電圧Von3からオフ電圧Voffに切り替えずに、図9に示したように、所定の時間が経過した時点(時刻T4)でTFT8に印加するオン電圧を第4の電圧値Von4に低下させるようになっている。
However, in the present embodiment, in the case of the reset process of the
そして、各走査線5を介して各TFT8に対してこの低下させた第4のオン電圧Von4を印加し続け、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の開始が検出された時点(時刻T5)で全TFT8に印加する電圧を第4のオン電圧Von4からオフ電圧Voffに切り替えるようになっている。以下、この点について説明する。
Then, the reduced fourth on-voltage Von4 is continuously applied to each
放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の開始(時刻T5)は、例えば放射線画像撮影装置1に放射線の線量を検出する放射線センサ等を取り付けておくことで検出することも可能であるが、本実施形態では、前述したように、電流検出手段43によるバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iの変化を監視することにより放射線画像撮影装置1自体で検出するようになっている。
The start of radiation irradiation (time T5) to the radiation
すなわち、放射線画像撮影装置1に放射線が照射されると、照射された放射線がシンチレータ3で可視光等の別の波長の電磁波に変換され、その電磁波が直下の放射線検出素子7に入射する。入射した電磁波は放射線検出素子7のi層76(図5参照)に到達して、i層76内で電子正孔対が発生する。
That is, when the radiation
放射線検出素子7内には、バイアス電源14からバイアス線9等を介して印加されたバイアス電圧により所定の電位勾配が形成されているため、放射線検出素子7内で発生した電子正孔対のうち、一方の電荷(本実施形態では電子)が第1電極74側に移動する。また、この一方の電荷と等量の他方の電荷(本実施形態では正孔)は、放射線検出素子7の第2電極78側に移動する。
A predetermined potential gradient is formed in the
その際、TFT8がオン状態とされていれば、放射線検出素子7の第1電極74からTFT8を介して電子が信号線6に流出し、それにあわせて、それと等量の正孔が放射線検出素子7の第2電極78からバイアス線9に流出して結線10中を流れ、電流検出手段43で検出される。このように、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が開始されると、バイアス線9の結線10中を流れる電流の電流量Iが増加するため、電流検出手段43により検出されるバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iの変化を監視し、電流量Iが増加したことを検出することで、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の開始を検出することができる。
At that time, if the
そのため、図9に示したように、時刻T3で全てのTFT8に対して第3のオン電圧Von3を印加した後、引き続き、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の開始が検出されるまで全TFT8に印加する電圧を第3のオン電圧Von3のまま維持するように構成することも可能である。
Therefore, as shown in FIG. 9, after the third on-voltage Von3 is applied to all the TFTs 8 at time T3, all the
しかし、放射線検出素子7の製造段階では、TFT8をオン状態とすると第1電極74と第2電極78との間があたかも導線で接続されているように電流が流れてしまう異常な放射線検出素子7が形成されてしまう。そして、そのような状況でTFT8に高い第3のオン電圧Von3を印加し続けると、正常な放射線検出素子7では内部で発生する暗電荷に対応する僅かな電流が流れるだけであるが、異常な放射線検出素子7ではあたかも導通しているかのような大きい電流が流れるため、バッテリ41の電力が浪費されてしまう。
However, in the manufacturing stage of the
そこで、本実施形態では、図9に示したように、走査駆動手段15は、時刻T3で走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8に対して第3のオン電圧Von3を印加した後もTFT8にオン電圧を印加するが、そのオン電圧を、所定の時間が経過した時点(時刻T4)で第4の電圧値Von4に低下させるようになっている。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the
この第4のオン電圧Von4は、この第4のオン電圧Von4をTFT8のゲート電極8gに印加してTFT8をオン状態とした場合にTFT8を流れ得るオン電流の電流量が、正常な放射線検出素子7に流れる、暗電流を含むリーク電流の電流量と同等、或いはそれを少し上回る量になるような電圧値に設定される。
The fourth on-voltage Von4 is a radiation detecting element in which the amount of on-current that can flow through the
そのため、正常な放射線検出素子7からは暗電荷に対応する僅かな電流が流出する状態となり、また、異常な放射線検出素子7についても、それから流出する電流量を、正常な放射線検出素子7に流れる暗電流を含むリーク電流の電流量と同量程度まで減少させることが可能となる。そして、バイアス線9の結線10中を流れる電流Iを、各放射線検出素子7から流出する暗電荷の総和に相当する電流量Id(図12(B)参照)に近い値まで減少させることが可能となるため、バッテリ41の電力の消費を抑制して、バッテリ41の消耗を防止することが可能となる。
Therefore, a slight current corresponding to the dark charge flows out from the normal
また、放射線の照射が開始されるまで、TFT8に第4のオン電圧Von4を印加し続けることで、放射線の照射が開始されるまでに各放射線検出素子7内で発生する暗電荷が各放射線検出素子7から流出して除去されるため、最終的に得られる画像データの中から、少なくとも放射線の照射開始までに発生するノイズ成分を的確に除去することが可能となる。
Further, by continuing to apply the fourth on-voltage Von4 to the
そして、図13に示すように、電流検出手段43により検出されるバイアス線9の結線10中を流れる電流の電流量Iが増加することで放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の開始が検出されると、その時点(時刻T5)で、図9に示したように、全TFT8のゲート電極8gに印加する電圧を第4のオン電圧Von4からオフ電圧Voffに一斉に切り替える。
As shown in FIG. 13, the start of radiation irradiation to the
なお、時刻T5で放射線の照射が開始されたことが検出されて各TFT8のゲート電極8gにオフ電圧Voffが印加されると、各TFT8はオフ状態となり、各放射線検出素子7から電荷がほとんど流出しなくなる。
When it is detected that radiation irradiation is started at time T5 and the off voltage Voff is applied to the
また、時刻T5以降も、放射線画像撮影のために放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射が続き、放射線検出素子7内で電子正孔対が発生し続ける。
In addition, after time T5, radiation irradiation continues to the radiation
放射線検出素子7内で発生する電子正孔対は、電位勾配により電子が第1電極74側に移動し、正孔が第2電極78側に移動して分離されるが、放射線検出素子7から流出できなくなるため、放射線検出素子7内に蓄積される。そして、各放射線検出素子7内には、被写体を透過して当該放射線検出素子7に照射された放射線のエネルギ(本実施形態では、当該放射線がシンチレータ3に照射されシンチレータ3で変換された電磁波のエネルギ)に比例した電荷が蓄積される。
The electron-hole pairs generated in the
そして、放射線の照射が終了すると、走査駆動手段15は、図14に示すように、今度は、ゲートドライバ15bから信号読み出し用のオン電圧Von(本実施形態では第3の電圧値Von3と同じ通常のオン電圧)を印加する走査線5のラインL1〜Lxを順次切り替えて(すなわち走査して)、各放射線検出素子7から蓄積された電荷を読み出すようになっている。
When the radiation irradiation is completed, as shown in FIG. 14, the
その際、走査線5の各ラインL1〜Lxに接続されているTFT8のゲート電極8gにオン電圧Vonが印加されると、放射線検出素子7の第1電極74に蓄積された電子がTFT8を介して信号線6に放出され、読み出し回路17(図7等参照)で電荷電圧変換されて増幅される等して画像データに変換され、A/D変換器20で順次デジタル値の画像データに変換されて記憶手段40に保存される。
At that time, when the on-voltage Von is applied to the
一方、放射線検出素子7の第1電極74からの電子の流出にあわせて、放射線検出素子7の第2電極78からは蓄積されていた正孔がバイアス線9に流出し、結線10を流れてバイアス電源14に流入する。なお、この放射線検出素子7からの電荷の読み出しの際には、バイアス線9や結線10を流れる電流の電流量Iを検出する必要はないため、制御手段22は、電流検出手段43のスイッチをオン状態として電流検出手段43の抵抗の両端子間を短絡させておく。
On the other hand, in accordance with the outflow of electrons from the
この後は、必要に応じて、ダーク読取処理等が行われる。すなわち、上記のように、本実施形態の放射線画像撮影装置1では、放射線の照射が開始され、各TFT8のゲート電極8gに印加していた第4のオン電圧Von4をオフ電圧Voffに切り替える(時刻T5)までは、各放射線検出素子7内で発生した暗電荷は、TFT8がオン状態となっているため流出し、少なくとも放射線の照射開始までに発生するノイズ成分が画像データから除去される。
Thereafter, dark reading processing or the like is performed as necessary. That is, as described above, in the
しかし、時刻T5に電圧がオフ電圧Voffに切り替えられて各TFT8がオフ状態とされた後は、各放射線検出素子7内で発生した暗電荷は各放射線検出素子7内に蓄積される。そして、各放射線検出素子7内に蓄積された暗電荷は、上記の走査線5の各ラインL1〜Lx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の際(時刻T61〜T6x)に画像データとともに読み出される。
However, after the voltage is switched to the off voltage Voff at time T5 and each
そのため、各放射線検出素子7の画像データには、時刻T5から各ラインごとの読み出し開始時刻T61〜T6xまでの各期間ΔT1〜ΔTxに各放射線検出素子7内に蓄積された暗電荷に対応するオフセット分がそれぞれ含まれている。このオフセット分を画像データから差し引くことで、放射線の照射により発生した真の電荷に対応する画像データが得られる。そして、このオフセット分を算出する処理がダーク読取処理である。
Therefore, the image data for each
ダーク読取処理では、走査線5の最終ラインであるラインLxまで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が終了すると、まず、上記と同様にして、各放射線検出素子7のリセット処理が行われる。
In the dark reading process, when the reading process of the image data from each
リセット処理では、時刻T7に各TFT8に印加する電圧をオフ電圧Voffから第1のオン電圧Von1に切り替え、図14では記載を省略する時刻T8にオン電圧を第1の電圧値Von1から第2の電圧値Von2に上昇させ、時刻T9にオン電圧を第2の電圧値Von2から通常のオン電圧の電圧値である第3の電圧値Von3に上昇させて、時刻T10に各TFT8に印加するオン電圧を第3のオン電圧Von3から第4のオン電圧Von4に低下させる。そして、時刻T11に各TFT8に印加する電圧を第4のオン電圧Von4からオフ電圧Voffに切り替える。
In the reset process, the voltage applied to each
時刻T11に電圧がオフ電圧Voffに切り替えられて各TFT8がオフ状態とされると、その後、各放射線検出素子7内で発生した暗電荷は各放射線検出素子7内に蓄積される。そして、ダーク読取処理では、放射線画像撮影装置1に放射線を照射せずに、走査線5の各ラインL1〜Lxごとに放射線画像撮影の場合と同じ各期間ΔT1〜ΔTxだけ放置して、各放射線検出素子7内に暗電荷を蓄積させる。
When the voltage is switched to the off voltage Voff at time T <b> 11 and each
ダーク読取処理における各期間ΔT1〜ΔTxに各放射線検出素子7に蓄積される暗電荷は、放射線画像撮影時における各期間ΔT1〜ΔTxに各放射線検出素子7に蓄積される暗電荷とそれぞれ等量になるはずであるから、各期間ΔT1〜ΔTx経過した後、上記と同じタイミングで、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Vonを印加する走査線5のラインL1〜Lxを順次切り替えて(すなわち走査して)、各放射線検出素子7から蓄積された暗電荷を読み出し、読み出し回路17で電荷電圧変換して増幅する等、上記と同様の処理を行って、それぞれダーク読取値として記憶手段40に保存する。
The dark charges accumulated in each
このようにして得られたダーク読取値をそのままオフセット分とするように構成することも可能であり、また、例えば上記のダーク読取処理を複数回行って、各放射線検出素子7ごとに得られた複数回分のダーク読取値の平均値等を算出する等して、それをオフセット分とするように構成することも可能である。このようにしてダーク読取処理を行うことで、画像データを補正するためのオフセット分を的確に取得することが可能となる。
The dark reading value obtained in this way can be used as an offset as it is, and for example, the above-described dark reading processing is performed a plurality of times to obtain each
また、上記のように、本発明に特有の各放射線検出素子7のリセット処理は、放射線画像撮影のために放射線画像撮影装置1の各部材に対する電力の供給状態を省電力モードから撮影可能モードに切り替えた場合だけでなく、ダーク読取処理のためのリセット処理(図14の時刻T7〜T11参照)等においても行われる。
Further, as described above, the reset processing of each
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、異なる複数の電圧値Von1、Von2、Von3のオン電圧を印加し、オン電圧Von1、Von2、Von3をリセット処理開始時から段階的に増加させるようにして、各走査線5を介してTFT8のゲート電極8gに印加する電圧を制御する。
As described above, according to the radiographic
そのため、図12(B)に示すように、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流Iが制限され、バイアス線9や結線10を流れる電流の電流量Iは、リセット処理時に最初から各TFT8に通常のオン電圧を印加した場合(図中の一点鎖線参照)に比べてそのピークが低くなる。そのため、放射線検出素子7のリセット処理が繰り返され、バイアス線9や結線10に多大な電流が流れることが繰り返されて結線10等が断線する確率を確実に低下させることが可能となり、事実上、結線10等の断線を防止することが可能となる。
For this reason, as shown in FIG. 12B, the current I flowing out from each
また、放射線検出素子7のリセット処理を必要以上に頻繁に繰り返す必要がなくなるため、リセット処理を繰り返してバッテリの消費電力量が増大することを的確に防止して、バッテリの消耗を防止することが可能となる。さらに、全てのTFT8を同時にオン状態として各放射線検出素子7のリセット処理を同時に行うように構成すれば、各放射線検出素子7から余分な電荷を十分に除去する時間を確保しつつ、全放射線検出素子7のリセット処理に要する時間を短縮することが可能となる。
In addition, since it is not necessary to repeat the reset process of the
[第2の実施の形態]
上記の第1の実施形態に係る放射線画像撮影装置1では、走査駆動手段15から走査線5の各ラインL1〜Lxを介して各TFT8に印加するオン電圧の電圧値を第1の電圧値Von1から第2の電圧値Von2を経て第3の電圧値Von3に段階的に変化(増加)させることで、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流Iを制限する場合について説明した。
[Second Embodiment]
In the
しかし、TFT8に印加する電圧を制御して、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流Iを制限する手法としては、この他にも、走査駆動手段15から走査線5の各ラインL1〜Lxを介して各TFT8に印加するオン電圧のパルス幅やデューティ比を変調させて、時間的に短いパルス幅のオン電圧を複数回印加するようにして、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流Iを制限することも可能である。第2の実施形態に係る放射線画像撮影装置では、このようにしてバイアス線9や結線10に流出する電流Iを制限する場合について説明する。
However, as another method of controlling the voltage I applied to the
第2の実施形態に係る放射線画像撮影装置では、各手段等の構成は上記の第1の実施形態の場合と同様であるので、第1の実施形態と同じ符号を付して説明する。また、第1の実施形態では、走査駆動手段15から各TFT8のゲート電極8gに対して図9に示したような各電圧をそれぞれ印加したが、本実施形態では、走査駆動手段15から各TFT8のゲート電極8gに対して、図15に示すような短いパルス幅のオン電圧Vonを複数回印加するようになっている。
In the radiographic image capturing apparatus according to the second embodiment, the configuration of each means and the like is the same as in the case of the first embodiment, and will be described with the same reference numerals as those in the first embodiment. In the first embodiment, each voltage as shown in FIG. 9 is applied from the scan driving means 15 to the
なお、本実施形態では、オン電圧の電圧値Vonは、上記の第1の実施形態における通常のオン電圧の電圧値Von3(信号読み出し用のオン電圧Vonに等しい。)が印加されるようになっているが、これ以外の電圧値のオン電圧を印加するように構成することも可能である。 In the present embodiment, the voltage value Von of the on-voltage is applied with the voltage value Von3 of the normal on-voltage in the first embodiment (equal to the on-voltage Von for signal reading). However, it is possible to apply an on-voltage having a voltage value other than this.
本実施形態では、走査駆動手段15は、制御手段22が放射線画像撮影装置の各部材に対する電力の供給状態を省電力モードから撮影可能モードに切り替える等して送信した信号を受信すると、図15に示すように、ゲートドライバ15bから走査線5の全ラインL1〜Lxを介して全てのTFT8のゲート電極8gに例えば−10[V]のオフ電圧Voffを印加する(時刻t0)。
In the present embodiment, when the
そして、走査駆動手段15は、走査線5の全てのラインL1〜Lxを介して全てのTFT8のゲート電極8gにオン電圧Vonを印加し(時刻t1)、所定の時間が経過した後(すなわち予め設定されたパルス幅のオン電圧Vonの印加が終了した後)、TFT8のゲート電極8gに印加する電圧をオン電圧Vonからオフ電圧Voffに切り替える(時刻t2)。
Then, the
走査駆動手段15は、その後、このTFT8のゲート電極8gに印加する電圧のオン電圧Vonとオフ電圧Voffとの切り替えを、本実施形態では、予め設定された回数(複数回)だけ繰り返す(時刻t3〜t7)。
Thereafter, the
このようにTFT8のゲート電極8gに印加する電圧をオン電圧Vonとオフ電圧Voffとの間で切り替えた場合、まず、時刻t1でTFT8のゲート電極8gにオン電圧Vonが印加されてTFT8がオン状態となると、各放射線検出素子7の第1電極74付近に溜まっていた余分な電荷(本実施形態では電子)がTFT8を介して信号線6にそれぞれ流出する。
Thus, when the voltage applied to the
一方、各放射線検出素子7の反対側の電極である第2電極78付近には第1電極74付近に溜まっていた余分な電荷とは正負が反対の電荷(本実施形態では正孔)が溜まっているが、電荷(電子)の信号線6への流出にあわせて、その電荷(正孔)も各バイアス線9に流出し、結線10を通ってバイアス電源14に流れ込む。
On the other hand, in the vicinity of the
そのため、バイアス電源14に流れ込む電流を電流検出手段43でモニタすると、図16に示すように、各放射線検出素子7からバイアス線9の結線10に流れ込む電流Iが上昇する。そして、そのTFT8のゲート電極8gにそのままオン電圧Vonを印加し続けると、図中一点鎖線で示すように、従来の放射線画像撮影装置の場合と同様に、各放射線検出素子7からバイアス線9の結線10に流れ込む電流Iが上昇し続け、最大値にまで達する。
Therefore, when the current flowing into the
しかし、本実施形態では、各放射線検出素子7からバイアス線9の結線10に流れ込む電流Iが最大値に達する以前に、TFT8のゲート電極8gに印加される電圧がオン電圧Vonからオフ電圧Voffに切り替えられるようになっており、時刻t2で電圧がオフ電圧Voffに切り替えられてTFT8がオフ状態となると、各放射線検出素子7からTFT8を介して信号線6に流出する余分な電子の流れが遮断されて止まる。そして、それにあわせて各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する余分な正孔の流れも止まり、各放射線検出素子7からバイアス線9の結線10に流れ込む電流Iが減少し始める。
However, in the present embodiment, the voltage applied to the
そして、TFT8に印加される電圧がオン電圧Vonに切り替えられるとバイアス線9の結線10を流れる電流Iが増加し(時刻t3、t5、t7)、TFT8に印加される電圧がオフ電圧Voffに切り替えられるとバイアス線9の結線10を流れる電流Iが減少する(時刻t4、t6)という現象を繰り返しながら、各放射線検出素子7に蓄積された余分な電荷が放出されていく。
When the voltage applied to the
なお、本実施形態においても、前述したように各放射線検出素子7内では熱励起等により暗電荷が発生し続けるため、電流Iは0[A]まで下がらず、図16に示すように、各放射線検出素子7から流出する暗電荷の総和に相当する電流量Idまでしか減少しない。そのため、電流検出手段43により検出されるバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iが、各放射線検出素子7から流出する暗電荷の総和に相当する電流量Id、或いはそれに近い値まで減少した時点で、全TFT8に印加する電圧のオン電圧Vonとオフ電圧Voffとの間での切り替えを終了するように構成することが可能である。
Also in the present embodiment, as described above, since dark charges continue to be generated in each
本実施形態においても、放射線画像撮影の直前に行われる場合以外の放射線検出素子7のリセット処理においては、走査駆動手段15は、バイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iが各放射線検出素子7から流出する暗電荷の総和に相当する電流量Id、或いはそれに近い値まで減少した時点で、全TFT8に印加する電圧のオン電圧Vonとオフ電圧Voffとの間での切り替えを終了し、全TFT8に印加する電圧をオフ電圧Voffに切り替えるようになっている。
Also in this embodiment, in the reset process of the
しかし、本実施形態においても上記の第1の実施形態と同様に、放射線画像撮影の直前に行われるリセット処理の場合には、全TFT8に印加する電圧のオン電圧Vonとオフ電圧Voffとの間での切り替えを終了した時点で(図15の時刻t8参照)、TFT8に印加する電圧をオフ電圧Voffに切り替えずに、上記の第1の実施形態における低下させたオン電圧である第4のオン電圧Von4と同じ電圧値のオン電圧Von4をTFT8に印加するようになっている。
However, in the present embodiment as well as in the first embodiment, in the case of the reset process performed immediately before radiographic imaging, the voltage applied between all the
そして、時刻t9に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るまで、各走査線5を介して各TFT8に対してこの低下させた第4のオン電圧Von4を印加し続けるようになっている。その目的や効果、第4のオン電圧Von4として設定すべき電圧値等については、前述した第1の実施形態の場合と全く同様である。
Then, the reduced fourth on-voltage Von4 is continuously applied to each
また、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の開始(時刻t9)を、例えば放射線画像撮影装置1に取り付けられた放射線センサ等で検出して把握したり、或いは、電流検出手段43によるバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iの変化を監視することで検出することも、前述した第1の実施形態で説明したとおりである。
In addition, the start of radiation irradiation (time t9) to the
さらに、放射線画像撮影前の各放射線検出素子7のリセット処理や各放射線検出素子7からの画像データの読み出し処理、或いは、その後のダーク読取処理では、上記の各放射線検出素子7のリセット処理および各放射線検出素子7からの画像データの読み出し処理と同じタイミングでTFT8のゲート電極8gに印加する電圧を制御することも、前述した第1の実施形態で説明した制御(図14参照)と同様にして行われる。
Furthermore, in the reset process of each
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置によれば、放射線検出素子7のリセット処理の際に、前述した特許文献4に記載されたような従来の手法のようにパルス幅が長いオン電圧Vonを1回だけスイッチ手段であるTFT8に印加するのではなく、TFT8に印加するオン電圧Vonのパルス幅やデューティ比を変調させて、このような従来の手法で印加されるオン電圧Vonのパルス幅よりも短いパルス幅のオン電圧VonをTFT8に印加し、かつ、TFT8へのオン電圧Vonの印加を複数回行うように、TFT8に印加する電圧を制御する。
As described above, according to the radiographic imaging device according to the present embodiment, when the
そのため、図16に示すように、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流Iが制限され、バイアス線9や結線10を流れる電流の電流量Iは、リセット処理時に各TFT8に通常のオン電圧を印加し続けた場合(図中の一点鎖線参照)に比べてそのピークが低くなる。そのため、放射線検出素子7のリセット処理が繰り返され、バイアス線9や結線10に多大な電流が流れることが繰り返されて結線10等が断線する確率を確実に低下させることが可能となり、事実上、結線10等の断線を防止することが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 16, the current I flowing out from each
また、放射線検出素子7のリセット処理を必要以上に頻繁に繰り返す必要がなくなるため、リセット処理を繰り返してバッテリの消費電力量が増大することを的確に防止して、バッテリの消耗を防止することが可能となる。さらに、全てのTFT8を同時にオン状態として各放射線検出素子7のリセット処理を同時に行うように構成すれば、各放射線検出素子7から余分な電荷を十分に除去する時間を確保しつつ、全放射線検出素子7のリセット処理に要する時間を短縮することが可能となる。
In addition, since it is not necessary to repeat the reset process of the
[第3の実施の形態]
上記の第1および第2の実施形態に係る放射線画像撮影装置では、TFT8のゲート電極8gに印加するオン電圧の電圧値をVon1からVon2、Von3へと増加させるタイミング(第1の実施形態)や、オン電圧Vonのパルス幅等(第2の実施形態)を予め実験的に求めておくことを前提に説明した。それらの場合でも有効にその有利な効果を発揮させることができる。
[Third Embodiment]
In the radiographic imaging devices according to the first and second embodiments described above, the timing at which the voltage value of the on-voltage applied to the
しかし、例えば、制御手段22が放射線画像撮影装置の各部材に対する電力の供給状態を省電力モード(sleepモード)から撮影可能モード(wake upモード)に切り替えた後、放射線検出素子7のリセット処理を行うまでの時間が長いと、一般的に、各放射線検出素子7内で発生し蓄積される暗電荷等の余分な電荷の量が多くなり、短いと、余分な電荷の量が少なくなる。
However, for example, after the
そのため、各部材に対する電力の供給状態が撮影可能モードに切り替えられた後、放射線検出素子7のリセット処理が行われるまでの時間の長短によって、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流れ出す電流の電流量Iが大きくなったり小さくなったりする。
For this reason, after the supply state of power to each member is switched to the imaging enable mode, the
また、例えば、放射線画像撮影の対象となる被写体の放射線画像撮影装置1の放射線入射面R(図1参照)に占める割合が小さいと、放射線が被写体を透過せずに放射線入射面Rに直接到達する割合が増加する。このように放射線が放射線入射面Rに直接到達した部分に対応する放射線検出素子7では多くの電子正孔対が発生し、読み出し処理でも発生した電子正孔対の全てを読み出し切れずに、その後に行われるダーク読取処理におけるリセット処理で、比較的大量の電荷がバイアス線9や結線10に流れ出す場合がある。
Further, for example, if the ratio of the subject to be subjected to radiographic imaging to the radiation incident surface R (see FIG. 1) of the radiographic
しかし、例えば胸部のレントゲン撮影のように、被写体の放射線画像撮影装置1の放射線入射面R(図1参照)に占める割合が大きいと、放射線が被写体を透過せずに放射線入射面Rに直接到達して放射線の強い照射を受ける部分の割合が減るため、ダーク読取処理におけるリセット処理では、上記の場合に比べれば少量の電荷しかバイアス線9や結線10に流れ出さない。
However, if the ratio of the subject to the radiation incident surface R (see FIG. 1) of the radiographic
このように、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流れ出す電流の電流量Iは放射線画像撮影装置の状況に応じて変化する。
Thus, the current amount I of the current flowing out from each
そこで、第3の実施形態では、走査駆動手段15は、放射線検出素子7のリセット処理の際に、電流検出手段43により検出されたバイアス線9の結線10を流れる電流に基づいて走査線5の各ラインL1〜Lxを介して各TFT8に印加するオン電圧を制御して、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流を制限するようになっている。
Therefore, in the third embodiment, the
具体的には、例えば、電流検出手段43により検出されるバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iに予め所定の閾値を設定しておき、例えば上記の第2の実施形態において、走査駆動手段15は、電流検出手段43から出力されるバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iがこの閾値に達すると、TFT8に印加していたオン電圧Vonをオフ電圧Voffに切り替え、バイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iが減少すると、新たにTFT8にオン電圧Vonを印加し、バイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iが再度上昇して閾値に達すると、TFT8に印加していたオン電圧Vonをオフ電圧Voffに切り替える。
Specifically, for example, a predetermined threshold value is set in advance for the current amount I of the current flowing through the
このように、走査線5の各ラインL1〜Lxを介してTFT8に印加する電圧をオン電圧Vonとオフ電圧Voffの間で切り替える制御を繰り返すように構成することで、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流を制限するようになっている。
As described above, the control is performed so that the voltage applied to the
また、上記の第1の実施形態においても、例えば、TFT8に第1のオン電圧Von1を印加して一旦上昇したバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iが所定量まで減少した時点で、TFT8に印加する電圧を第2のオン電圧Von2に引き上げ、再度上昇したバイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iが所定量まで減少した時点で、TFT8に印加する電圧を第3のオン電圧Von3に引き上げる。
Also in the first embodiment described above, for example, when the current amount I of the current flowing through the
このように、バイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iに応じて走査線5の各ラインL1〜Lxを介してTFT8に印加するオン電圧Vonを段階的に引き上げる制御を行うように構成することで、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流を制限することができる。
As described above, the on-voltage Von applied to the
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置によっても、第1および第2の実施形態に係る放射線画像撮影装置と同様の効果を奏することが可能となる。 As described above, the radiographic imaging apparatus according to the present embodiment can also achieve the same effects as the radiographic imaging apparatuses according to the first and second embodiments.
また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置によれば、放射線画像撮影装置の状況に応じて変化する各放射線検出素子7に蓄積された余分な電荷の量、すなわち電流検出手段43により検出されるバイアス線9や結線10を流れる電流の電流量Iに基づいて、走査線5の各ラインL1〜Lxを介して各TFT8のゲート電極8gに印加するオン電圧を的確に制御して、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流を、放射線画像撮影装置の状況に応じて確実に制限することが可能となる。
In addition, according to the radiographic image capturing apparatus according to the present embodiment, the amount of extra charge accumulated in each
[放射線画像撮影システム]
上記の第1〜第3の実施形態に係る放射線画像撮影装置1では、放射線センサを設けたり、バイアス線9の結線10を流れる電流の電流量Iを検出する電流検出手段43を活用して、放射線画像撮影装置1に対する放射線の照射の開始や終了を検出する場合について説明した。しかし、放射線画像撮影装置1に放射線センサや電流検出手段43が設けられていないものも多い。
[Radiation imaging system]
In the
そのような場合には、放射線画像撮影装置1に放射線を照射する放射線発生装置等から放射線の照射の開始や終了を知らせる信号を放射線画像撮影装置1に送信するように構成することが可能である。
In such a case, the radiation
また、実際の放射線発生装置では、放射線発生装置の放射線源が起動されてから放射線が照射されるまでに1秒程度の時間がかかる場合が多い。そのため、放射線源の起動から照射までの時間を使って、放射線画像撮影装置1に放射線画像撮影前のリセット処理を行わせるように構成することが可能である。
Further, in an actual radiation generator, it often takes about 1 second from the start of the radiation source of the radiation generator to the irradiation of radiation. For this reason, it is possible to configure the
以下では、それを実現するための放射線画像撮影システムについて説明する。図17は、本実施形態に係る放射線画像撮影システムの全体構成を示す図である。放射線画像撮影システム50は、図17に示すように、例えば、放射線を照射して図示しない患者の一部である被写体の撮影を行う撮影室R1と、放射線技師等の操作者が被写体への放射線の照射等の操作を行う前室R2とに配置される。
Below, the radiographic imaging system for implement | achieving it is demonstrated. FIG. 17 is a diagram illustrating an overall configuration of the radiographic image capturing system according to the present embodiment. As shown in FIG. 17, the
本実施形態では、撮影室R1には、前述した放射線画像撮影装置1(可搬型放射線画像撮影装置1)を装填可能なブッキー装置51や、被写体に照射する放射線を発生させる図示しないX線管球を備える放射線発生装置の放射線源52、放射線画像撮影装置1と他の装置とが無線通信する際にこれらの通信を中継する無線アンテナ53を備えた無線アクセスポイント(基地局)54等が設けられている。
In the present embodiment, in the imaging room R1, a
また、前室R2には、放射線源52からの放射線の照射開始を指示するための照射開始スイッチ55等を備えた放射線発生装置の操作卓56や、放射線画像撮影装置1に内蔵された後述するタグを検出するタグリーダ57等が設けられている。また、放射線発生装置の操作卓56やタグリーダ57等は、撮影室外に設けられたコンソール58に接続されている。
Further, in the front chamber R2, an
コンソール58では、放射線画像撮影システム50で取得された画像データやダーク読取値等を用いて画像処理が行われ、放射線画像の生成等が行われるようになっている。なお、コンソール58を前室R2に設けることも可能である。また、コンソール58には、ハードディスク等で構成された記憶手段59が接続されている。
The
放射線画像撮影装置1の構成については第1〜第3の実施形態で述べたとおりであるが、本実施形態では、さらに、放射線画像撮影装置1には、図示しないタグが内蔵されている。本実施形態では、タグとして、いわゆるRFID(Radio Frequency IDentification)タグと呼ばれるタグが用いられており、タグには、タグの各部を制御する制御回路や放射線画像撮影装置1の固有情報を記憶する記憶部がコンパクトに内蔵されている。なお、固有情報には、例えば当該放射線画像撮影装置1に割り当てられた識別情報としてのカセッテIDやシンチレータの種類情報、サイズ情報、解像度等が含まれる。
The configuration of the radiographic
また、放射線画像撮影装置1は、ブッキー装置51に装填されない、いわば単独の状態で用いることもできるようになっている。すなわち、放射線画像撮影装置1を単独の状態で例えば撮影室R1内に設けられた支持台や図17に示すように臥位撮影用のブッキー装置51B等に配置してその放射線入射面R(図1参照)上に被写体である患者の手等を載置したり、或いは、例えばベッドの上に横臥した患者の腰や足等とベッドとの間に差し込んだりして用いることもできるようになっている。この場合、例えばポータブルの放射線源52B等から、被写体を介して放射線画像撮影装置1に放射線を照射して放射線画像撮影が行われる。
In addition, the radiographic
ブッキー装置51には、放射線画像撮影装置1を所定の位置に保持するためのカセッテ保持部51aが設けられており、カセッテ保持部51aに放射線画像撮影装置1が装填できるようになっている。また、本実施形態では、ブッキー装置51として、立位撮影用のブッキー装置51Aと臥位撮影用のブッキー装置51Bとがそれぞれ設けられている。また、本実施形態では、各ブッキー装置51A、51Bは、それぞれケーブルや無線アクセスポイント(基地局)54等を介して放射線発生装置の操作卓56等と接続されている。
The
撮影室R1には、被写体を介して放射線画像撮影装置1に放射線を照射するX線管球を備える放射線源52が少なくとも1つ設けられている。本実施形態では、立位撮影用および臥位撮影用のブッキー装置51A、51Bに対して1つの放射線源52Aが共用されるようになっている。なお、各ブッキー装置51A、51Bに、別々の放射線源を対応付けて設けるように構成することも可能である。
In the imaging room R1, at least one
放射線源52Aは、例えば撮影室R1の天井からつり下げられて配設されるようになっており、撮影時には後述する操作卓56からの指示に基づいてセットアップされ、図示しない移動手段により所定の位置にまで移動され、放射線の照射方向が所定の方向を向くようにその向きが調整されるようになっている。
The
また、本実施形態では、立位撮影用のブッキー装置51Aや臥位撮影用のブッキー装置51Bには対応付けられていないポータブルの放射線源52Bも設けられており、ポータブルの放射線源52Bは、撮影室R1内の任意の場所にも持ち運びでき、任意の方向に放射線を照射できるようになっている。
Further, in the present embodiment, a
なお、本実施形態では、ポータブルの放射線源52Bも、操作卓56からの指示に基づいてセットアップされるようになっているが、この他にも、例えば、操作者が手動でセットアップしたり、放射線画像撮影装置1からポータブルの放射線源52Bに無線信号を送信してセットアップするように構成することも可能である。
In the present embodiment, the
放射線源52のX線管球としては、回転陽極X線管球を用いた放射線源が好ましく用いられる。X線管球は、陰極から放射される電子線を陽極に衝突させることで放射線を発生させるように構成されている場合が多いが、電子線が陽極の同じ位置に衝突し続けると、熱の発生等で陽極が損傷する。そのため、回転陽極X線管球では、陽極を回転させて電子線が衝突する位置が同じ位置にならないようにすることで、陽極の長寿命化が図られるようになっている。
As the X-ray tube of the
前室R2には、放射線源52からの放射線の照射開始を指示するための照射開始スイッチ55を備えた放射線発生装置の操作卓56が設けられている。なお、図17では、操作卓56と照射開始スイッチ55とが別体のように記載されているが、必ずしも別体として構成する必要はない。
The front chamber R2 is provided with an
操作卓56は、CPUや専用のプロセッサ(processor)を備えるコンピュータで構成されている。また、照射開始スイッチ55は、図18(A)〜(C)に示すように、棒状のボタン部55aと、ボタン部55aを図中矢印Sで示される方向に押下可能に支持する筐体部55bとで構成されている。そして、ボタン部55aは、図18(A)に示すように、筐体部55bから上方に突出した円筒部55a1と、その内部からさらに上方に突出した円柱部55a2とで構成されている。
The
そして、図18(B)に示すように、操作者により円柱部55a2が円筒部55a1の上端部分まで押し込まれて、ボタン部55aがいわゆる半押しされると、操作卓56から所定の放射線源52に対して起動信号が送信されるようになっており、放射線源52は、起動信号を受信すると、X線管球の陽極の回転を開始して起動するようになっている。この起動信号は、無線アクセスポイント54を介して放射線画像撮影装置1にも送信されるようになっている。
Then, as shown in FIG. 18B, when the column portion 55a2 is pushed down to the upper end portion of the cylindrical portion 55a1 by the operator and the
また、図18(C)に示すように、操作者により照射開始スイッチ55のボタン部55aの円筒部55a1と円柱部55a2とが筐体部55bの上端部分までさらに押し込まれて、ボタン部55aがいわゆる全押しされると、操作卓56から所定の放射線源52に対して照射信号が送信されるようになっており、放射線源52は、照射信号を受信すると、放射線を照射するようになっている。この照射信号も、無線アクセスポイント54を介して放射線画像撮影装置1にも送信されるようになっている。
As shown in FIG. 18C, the operator further pushes the cylindrical portion 55a1 and the column portion 55a2 of the
なお、起動信号や照射信号を、無線アクセスポイント54を介して放射線発生装置の操作卓56や照射開始スイッチ55から放射線画像撮影装置1に送信する代わりに、照射開始スイッチ55の半押しや全押しの状態をそれぞれ検出して、照射開始スイッチ55が半押しされた場合に起動信号(或いは放射線源52を起動したことを表す信号)を放射線画像撮影装置1に送信し、照射開始スイッチ55が全押しされた場合に照射信号(或いは放射線源52から放射線が照射されたことを表す信号)を放射線画像撮影装置1に送信するボタン操作検出手段60を設けるように構成することも可能である。
Instead of transmitting the activation signal or the irradiation signal from the
なお、照射開始スイッチ55の上記の構成は、本発明に特有の構成ではなく、通常の放射線画像撮影システムの操作卓で多く採用されている構成であり、通常、ボタン部55aを半押ししてから1秒程度の時間が経過した後に全押しすることができるように構成されている。
Note that the above-described configuration of the irradiation start
また、前室R2の入口の近傍には、前述したRFIDの技術を用いて放射線画像撮影装置1と情報をやりとりするタグリーダ57(図17参照)が設置されており、タグリーダ57は、前室R2や撮影室R1に入室し或いは退室する放射線画像撮影装置1を検出して、その情報をコンソール58に送信するようになっている。そして、コンソール58で撮影室R1や前室R2に存在する放射線画像撮影装置1を管理するようになっている。
Further, a tag reader 57 (see FIG. 17) for exchanging information with the
放射線画像撮影装置1は、放射線画像撮影に向けて、放射線技師等の操作者により電源スイッチ36が操作される等して各部材に対する電力の供給状態を省電力モード(sleepモード)から撮影可能モード(wake upモード)に切り替えられて、ブッキー装置51に装填されるなどする。
The radiographic
そして、放射線画像撮影装置1の放射線入射面R側に患者の一部である被写体がセットされる。なお、本実施形態の放射線画像撮影システム50では、放射線画像撮影装置1は各部材に対する電力の供給状態が撮影可能モードに切り替えられた段階では各放射線検出素子7のリセット処理を開始しないが、この段階で各放射線検出素子7のリセット処理を行うように構成してもよいことは上記の放射線画像撮影装置1の各実施形態で述べたとおりである。
Then, a subject that is a part of the patient is set on the radiation incident surface R side of the
そして、操作者が前室R2の放射線発生装置の操作卓56に移動して照射開始スイッチ55のボタン部55aを半押しすると、操作卓56から所定の放射線源52に対して起動信号が送信されて、放射線源52がX線管球の陽極の回転を開始して起動するとともに、この起動信号(或いは放射線源52を起動したことを表す信号)が操作卓56や照射開始スイッチ55或いはボタン操作検出手段60から無線アクセスポイント54を介して放射線画像撮影装置1にも送信される。
Then, when the operator moves to the
起動信号が、無線アクセスポイント54の無線アンテナ53を介して無線で、或いは無線アクセスポイント54からケーブルを通ってブッキー装置51を介して有線で、送信されてくると、放射線画像撮影装置1の制御手段22は、走査駆動手段15に対して各放射線検出素子7のリセット処理を行うように指示を出す。
When the activation signal is transmitted wirelessly via the
走査駆動手段15は、制御手段22からの指示に応じて、上記の放射線画像撮影装置1の実施形態(特に図9や図14、図15等参照)で説明したように、走査線5の全ラインL1〜Lxを介して各放射線検出素子7のスイッチ手段であるTFT8のゲート電極8gに所定の電圧値のオン電圧Vonを印加する。
In response to an instruction from the
すなわち、放射線画像撮影装置1が第1の実施形態に係る放射線画像撮影装置であれば、走査線5の全ラインL1〜Lxを介してTFT8のゲート電極8gに電圧値が異なる各オン電圧Von1、Von2、Von3を電圧値が段階的に増加するように印加する。また、放射線画像撮影装置1が第2の実施形態に係る放射線画像撮影装置であれば、走査線5の全ラインL1〜Lxを介してTFT8のゲート電極8gに短いパルス幅のオン電圧Vonを複数回印加する。
That is, if the radiographic
そして、本実施形態では、いずれの場合もオン電圧Vonの電圧値を低下させて、走査線5の全ラインL1〜Lxを介してTFT8のゲート電極8gに対して低下させたオン電圧Von4を印加し続ける。
In this embodiment, the on-voltage Von4 is applied to the
そして、操作者が操作卓56の照射開始スイッチ55のボタン部55aを半押しした後、1秒程度の時間が経過してから照射開始スイッチ55のボタン部55aを全押しすると、操作卓56から所定の放射線源52に対して照射信号が送信されて、放射線源52から放射線が照射される。また、この照射信号(或いは放射線源52から放射線が照射されたことを表す信号)が操作卓56や照射開始スイッチ55或いはボタン操作検出手段60から無線アクセスポイント54を介して放射線画像撮影装置1に送信される。
Then, after the operator presses the
放射線画像撮影装置1の制御手段22は、操作卓56や照射開始スイッチ55等から送信されてきた照射信号を受信すると、放射線の照射開始を知らせる信号を走査駆動手段15に送信する。走査駆動手段15は、制御手段22からの信号を受信すると、走査線5の全ラインL1〜Lxを介してTFT8のゲート電極8gに対して印加していたオン電圧Von4をオフ電圧Voffに切り替えて全てのTFT8をオフ状態にする。
When receiving the irradiation signal transmitted from the
このようにして、各放射線検出素子7で発生する電荷が各放射線検出素子7に蓄積される。この後の処理は、上記の放射線画像撮影装置1の実施形態で述べた処理と同様に処理が行われ、放射線の照射が終了すると、走査駆動手段15は、例えば図14に示したように、ゲートドライバ15bから信号読み出し用のオン電圧Vonを印加する走査線5のラインL1〜Lxを順次切り替えながら、各放射線検出素子7から蓄積された電荷を読み出して画像データに変換して記憶手段40に記憶させる。
In this way, charges generated in each
また、その後、ダーク読取処理が行われ、ダーク読取処理では、各放射線検出素子7のリセット処理が行われた後、各TFT8のゲート電極8gにオフ電圧Voffが印加され、放射線が照射されない状態で所定時間放置された後、走査線5の各ラインL1〜Lxごとに各放射線検出素子7内で発生した暗電荷が画像データの読み出し処理と同じタイミングでダーク読取値として読み出されて記憶手段40に記憶される。
Thereafter, a dark reading process is performed. In the dark reading process, after the reset process of each
このようにして得られた各放射線検出素子7ごとの画像データやダーク読取値は、コンソール58に送信されてダーク読取値に基づいてオフセット分が算出され、画像データからオフセット分が差し引かれる等して、各放射線検出素子7ごとの最終的な画像データが算出されて、放射線画像が生成される。
The image data and dark reading value for each
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影システム50によれば、上記の各実施形態における放射線画像撮影装置の効果を有効に発揮することが可能となる。
As described above, according to the radiographic
また、放射線源52に対して起動信号が送信されて放射線画像撮影装置1の各放射線検出素子7のリセット処理が開始され、放射線源52に対して照射信号が送信されて放射線の照射が検出され各放射線検出素子7のTFT8のゲート電極8gに印加する電圧がオフ電圧Voffに切り替えられるまで1秒程度の時間が存在する。
In addition, the activation signal is transmitted to the
そのため、各放射線検出素子7に蓄積されている余分な電荷を十分に放出させて除去することが可能となるとともに、必要以上に長い時間TFT8のゲート電極8gにオン電圧Von4を印加して放射線画像撮影装置1のバッテリ41の電力が浪費されてしまうことを的確に防止することが可能となり、バッテリ41の消耗を防止することが可能となる。
Therefore, it is possible to sufficiently discharge and remove excess charges accumulated in each
なお、上記の各実施形態に係る放射線画像撮影装置1や放射線画像撮影システム50では、放射線検出素子7のリセット処理の際、放射線画像撮影装置1の走査駆動手段15から走査線5の各ラインL1〜Lxを介してスイッチ手段である全TFT8に同時にオン電圧Von(第1のオン電圧Von1)を印加する場合について説明した.
In the radiographic
しかし、図3に示したように、基板4の検出部Pに配列された複数の走査線5を、例えば図中の上半分と下半分等の複数のグループに分け、各走査線5を介してスイッチ手段であるTFT8のゲート電極8gに印加するオン電圧Vonを、それぞれ別の時刻に、かつ、1つのグループに属する走査線5に接続されたTFT8については同時に印加してリセット処理を行うように構成することも可能である。
However, as shown in FIG. 3, the plurality of
このように構成すれば、各グループに属する走査線5にTFT8が接続された各放射線検出素子7からは、グループごとに別のタイミングでバイアス線9や結線10に電流Iが流れ出すため、各グループごとに流れる電流の電流Iをそれぞれ小さくすることが可能となる。
If comprised in this way, since each
そのため、各放射線検出素子7からバイアス線9や結線10に流出する電流Iがより制限され、バイアス線9や結線10を流れる電流の電流量Iのピークをより低下させることが可能となり、放射線検出素子7のリセット処理を繰り返しても、結線10等が断線する確率をより低下させることが可能となる。そして、事実上、結線10等の断線を防止することが可能となる。
For this reason, the current I flowing out from each
1 放射線画像撮影装置(可搬型放射線画像撮影装置)
5 走査線
6 信号線
7 放射線検出素子
8 TFT(スイッチ手段)
9 バイアス線
14 バイアス電源
15 走査駆動手段
15a 電源回路
15b ゲートドライバ
39 アンテナ装置(通信手段)
41 バッテリ
43 電流検出手段
50 放射線画像撮影システム
52 放射線源(放射線発生装置)
55 照射開始スイッチ(放射線発生装置)
56 操作卓(放射線発生装置)
I 電流、電流量
P 検出部
r 領域
Voff オフ電圧
Von オン電圧、信号読み出し用のオン電圧
Von1〜Von3 互いに異なる複数の電圧値のオン電圧
1 Radiographic imaging device (portable radiographic imaging device)
5 Scanning
9
41
55 Irradiation start switch (radiation generator)
56 console (radiation generator)
I current, current amount P detection unit r region Voff off voltage Von on voltage, on voltages Von1 to Von3 for signal reading on voltages having a plurality of different voltage values
Claims (11)
前記各放射線検出素子に接続されたバイアス線と、
前記バイアス線を介して前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記放射線検出素子ごとに配置され、接続された前記走査線にオン電圧が印加されると前記放射線検出素子内で発生した電荷を放出させ、接続された前記走査線にオフ電圧が印加されると前記放射線検出素子内で発生した電荷を前記放射線検出素子内に蓄積させるスイッチ手段と、
電源回路とゲートドライバとを備え、前記各走査線を介して前記スイッチ手段に印加する電圧を制御する走査駆動手段と、
を備え、
前記各手段に電力を供給するバッテリが内蔵されており、
前記走査駆動手段は、前記放射線検出素子内に蓄積された余分な電荷を放出させる前記放射線検出素子のリセット処理の際に、前記各走査線を介して前記スイッチ手段に印加する電圧を制御して、前記各放射線検出素子から前記バイアス線に流出する電流を制限することを特徴とする可搬型放射線画像撮影装置。 A plurality of scanning lines and a plurality of signal lines arranged so as to intersect with each other; a plurality of radiation detecting elements arranged in a two-dimensional manner in each region partitioned by the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines; A detector comprising:
A bias line connected to each of the radiation detection elements;
A bias power source for applying a bias voltage to each radiation detection element via the bias line;
When an on-voltage is applied to the scanning line arranged and connected to each radiation detection element, a charge generated in the radiation detection element is released, and an off-voltage is applied to the connected scanning line. Switch means for accumulating charges generated in the radiation detection element in the radiation detection element;
A scanning drive unit that includes a power supply circuit and a gate driver, and controls a voltage applied to the switch unit via each scanning line;
With
A battery for supplying power to each of the above means is incorporated,
The scanning drive unit controls a voltage applied to the switch unit via each scanning line during a reset process of the radiation detection element that discharges excess charges accumulated in the radiation detection element. A portable radiographic imaging device, wherein current flowing out from each radiation detection element to the bias line is limited.
前記走査駆動手段は、前記放射線検出素子のリセット処理の際には、前記電流検出手段により検出された前記バイアス線を流れる電流に基づいて前記各走査線を介して前記スイッチ手段に印加するオン電圧を制御して、前記各放射線検出素子から前記バイアス線に流出する電流を制限することを特徴とする請求項2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。 Current detecting means for detecting a current flowing through the bias line;
The scan driving means applies an on-voltage applied to the switch means via each scanning line based on the current flowing through the bias line detected by the current detection means during the reset process of the radiation detection element. The radiographic imaging apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the current flowing out from each of the radiation detection elements to the bias line is limited.
前記走査駆動手段は、前記電流検出手段により検出される前記バイアス線を流れる前記電流の電流量が増加したことにより前記放射線の照射が開始されたことを検出することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の可搬型放射線画像撮影装置。 Current detecting means for detecting a current flowing through the bias line;
The scanning drive unit detects that the irradiation of the radiation is started by increasing the amount of the current flowing through the bias line detected by the current detection unit. The portable radiographic imaging device according to claim 7.
前記可搬型放射線画像撮影装置に放射線を照射する放射線源と、前記放射線源を起動させるとともに、前記放射線源に放射線の照射開始を指示する照射開始スイッチを備える操作卓と、を備える放射線発生装置と、
を備え、
前記可搬型放射線画像撮影装置の前記走査駆動手段は、前記通信手段を介して、前記操作卓から送信された前記放射線源の起動信号を受信すると、前記放射線検出素子のリセット処理を開始することを特徴とする放射線画像撮影システム。 The portable radiographic image capturing apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising a communication unit capable of communicating with outside.
A radiation generator comprising: a radiation source that irradiates radiation to the portable radiation imaging apparatus; and an operation console that activates the radiation source and includes an irradiation start switch that instructs the radiation source to start radiation irradiation; ,
With
When the scanning drive unit of the portable radiographic image capturing apparatus receives the radiation source activation signal transmitted from the console via the communication unit, it starts resetting the radiation detection element. A featured radiographic imaging system.
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