JP5617541B2

JP5617541B2 - 放射線画像撮影装置

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Publication number: JP5617541B2
Application number: JP2010246987A
Authority: JP
Inventors: 英明田島
Original assignee: Konica Minolta Inc
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Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2030-11-04
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Description

本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、放射線検出素子にバイアス電圧を印加するように構成された放射線画像撮影装置に関する。

照射されたＸ線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギー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（すなわち画像データ）に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。

このタイプの放射線画像撮影装置はＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られており、従来は支持台（或いはブッキー装置）と一体的に形成されていたが（例えば特許文献１参照）、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納し、持ち運び可能とした可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている（例えば特許文献２、３参照）。

このような放射線画像撮影装置では、例えば後述する図４や図８等に示すように、通常、基板４上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により区画された各小領域ｒにそれぞれ放射線検出素子７が配置され、複数の放射線検出素子７が二次元状（マトリクス状）に配列されて検出部Ｐが形成される。

また、各放射線検出素子７には、それぞれ薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）８で形成されたスイッチ手段が接続されており、また、各放射線検出素子７には、バイアス電圧を印加するためのバイアス線９がそれぞれ接続されている。さらに、各走査線５は走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂに接続されており、各信号線６は各読み出しＩＣ１６内の読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。

放射線画像撮影の際には、ゲートドライバ１５ｂから全ての走査線５にオフ電圧を印加して各ＴＦＴ８をオフ状態とした状態で、放射線画像撮影装置に放射線が照射される。すると、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷が各放射線検出素子７内にそれぞれ蓄積される。

そして、放射線の照射後、ゲートドライバ１５ｂから各走査線５にオン電圧が順次印加されると、各放射線検出素子７内に蓄積された電荷が、オン状態とされたＴＦＴ８を介して信号線６に放出され、その電荷が読み出し回路１７で電気信号すなわち画像データに変換されて読み出される。

特開平９−７３１４４号公報特開２００６−０５８１２４号公報特開平６−３４２０９９号公報

ところで、本発明者らの研究によれば、例えば図２２（Ａ）に示すように、上記のような構成の放射線画像撮影装置Ｆに、照射野を絞った状態で放射線を照射すると、放射線を照射した部分Ａ以外の部分では、各放射線検出素子７から読み出される画像データＤの値が一様に小さくなるはずである。

しかし、実際には、図２２（Ｂ）に示すように、放射線を照射した部分Ａの各放射線検出素子７と同じ各走査線５に接続されている各放射線検出素子７の部分Ｂの画像データＤが、それ以外の部分Ｃの各放射線検出素子７の画像データＤよりも小さくなる現象、すなわち走査線５の延在方向（すなわち図中の横方向。以下、走査線方向という。）にクロストークが生じる現象が現れる場合があることが分かった。

この場合、画像データＤを図２２（Ｂ）に示す矢印方向（この場合は信号線６の延在方向）に見ていくと、例えば図２３に示すように、放射線を照射した部分Ａの各放射線検出素子７と同じ各走査線５に接続されている各放射線検出素子７部分Ｂの画像データＤが、それ以外の部分Ｃの各放射線検出素子７の画像データＤよりも全体的に小さくなっている。

また、逆に、図２４（Ａ）に示すように、放射線画像撮影装置Ｆの一部に遮蔽板を載せ、装置Ｆの全面にさほど強くない放射線を一様に照射すると、遮蔽板を載置した部分α以外の部分では、各放射線検出素子７から読み出される画像データＤの値が一様な値になるはずであるが、実際には、図２４（Ｂ）に示すように、遮蔽板を載置した部分αの各放射線検出素子７と同じ各走査線５に接続されている各放射線検出素子７の部分βの画像データＤが、それ以外の部分γの各放射線検出素子７の画像データＤよりも大きくなる現象（すなわち走査線５の延在方向にクロストークが生じる現象）が現れる場合がある。

このようなクロストークが生じると、例えば、放射線画像撮影装置Ｆを医療用の放射線画像撮影に用いて患者の病変部を撮影するような場合、例えば、放射線が被写体である患者の身体を透過せずに装置Ｆに直接照射された部分（すなわちいわゆる素抜け部）では、その走査線方向に、図２２（Ｂ）に示したようなクロストークが生じる。また、放射線が患者の身体を透過する際に身体に吸収されたり散乱されたりして、装置Ｆに到達する放射線の線量が小さくなる部分では、その走査線方向に、図２４（Ｂ）に示したようなクロストークが生じる。

そのため、読み出された画像データＤに基づいて放射線画像を生成すると、放射線画像上に種々のクロストークの影響が現れて、放射線画像が見づらくなる場合がある。そして、放射線画像上にクロストークの影響が現れると、クロストークの部分を病変部と見誤ったり、クロストークの影響で病変部が見づらくなって病変部を見落としてしまう等の虞れがある。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、走査線方向にクロストークが生じることを的確に防止することが可能な放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記各放射線検出素子に各バイアス線を介してバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて、前記各放射線検出素子のスイッチ手段に印加するオン電圧とオフ電圧とを切り替える走査駆動手段と、
前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記検出部上に配列された前記各放射線検出素子に対して、前記信号線の延在方向に配列された一列分の前記各放射線検出素子につき１本の割合で前記各バイアス線がそれぞれ接続されており、かつ、前記各バイアス線が、所定の本数ずつ、複数の結線のうちのいずれかの結線に接続されており、
前記バイアス電源から前記各結線に前記バイアス電圧をそれぞれ印加することにより、前記各結線にそれぞれ接続された前記各バイアス線を介して前記各放射線検出素子に前記バイアス電圧をそれぞれ印加するように構成されており、
前記所定の本数は、前記走査駆動手段から前記走査線にオン電圧が印加されることで一旦上昇したバイアス電圧が、前記走査駆動手段から前記走査線に印加されたオン電圧がオフ電圧に切り替えられる前に元のバイアス電圧に戻ることが確保される本数とされていることを特徴とする。

また、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記各放射線検出素子に各バイアス線を介してバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて、前記各放射線検出素子のスイッチ手段に印加するオン電圧とオフ電圧とを切り替える走査駆動手段と、
前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記走査線の延在方向に配列された一行分の前記各放射線検出素子を複数の区分に区分した場合の前記各区分ごとに１本の前記バイアス線が前記各放射線検出素子にそれぞれ接続されるようにして、前記検出部上の前記各放射線検出素子に前記各バイアス線がそれぞれ接続されており、
前記バイアス電源から前記各バイアス線に前記バイアス電圧をそれぞれ印加することにより、前記各バイアス線を介して前記各放射線検出素子に前記バイアス電圧をそれぞれ印加するように構成されており、
１本の前記バイアス線に接続される前記放射線検出素子の個数は、前記走査駆動手段から前記走査線にオン電圧が印加されることで一旦上昇したバイアス電圧が、前記走査駆動手段から前記走査線に印加されたオン電圧がオフ電圧に切り替えられる前に元のバイアス電圧に戻ることが確保される個数とされていることを特徴とする。

本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、信号線方向に配列された各バイアス線を、所定の本数ずつ、複数の結線のうちのいずれかの結線に接続したり（後述する図１８参照）、或いは、走査線方向に延在する各バイアス線を、それぞれ走査線方向に複数の区分に分割する（後述する図２１参照）ように構成し、バイアス電源から各結線および各バイアスを介して各放射線検出素子にバイアス電圧をそれぞれ印加するように構成した。

そのため、走査線方向に延在する各結線や各バイアス線の抵抗値が小さくなり、しかも、各結線や各バイアス線に流れ込む正孔の量が少なくなるため、一時的に上昇するバイアス電圧の上昇幅が小さくなる。そして、一旦上昇したバイアス電圧が、走査線に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる前に、的確に元のバイアス電圧に戻るようになる。そのため、走査線方向のクロストークが生じることを的確に防止することが可能となる。

そのため、例えば、放射線画像撮影装置を医療用の放射線画像撮影に用いて患者の病変部を撮影するような場合には、放射線が被写体である患者の身体を透過せずに放射線画像撮影装置に直接照射された部分（すなわちいわゆる素抜け部）や、放射線が患者の身体を透過する際に身体に吸収されたり散乱されたりして放射線画像撮影装置に到達する放射線の線量が小さくなる部分では、その走査線方向に、図２２（Ｂ）や図２４（Ｂ）に示したようなクロストークが生じ易くなる。

しかし、そのような場合でも、本発明のような方式の放射線画像撮影装置では、走査線方向のクロストークが生じることが的確に防止されるため、読み出された画像データに基づいて生成された放射線画像上にはクロストークの影響が現れず、放射線画像が見易くなり、クロストークの部分を病変部と見誤ったりクロストークの影響で病変部が見づらくなって病変部を見落としてしまう等の不都合が生じることを的確に防止することが可能となる。

基本的な構成の放射線画像撮影装置の外観斜視図である。図１の放射線画像撮影装置を反対側から見た外観斜視図である。図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。図４の基板上の小領域に形成された放射線検出素子とＴＦＴ等の構成を示す拡大図である。図５におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。フレキシブル回路基板やＰＣＢ基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。検出部を構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。画像データの読み出し処理における電荷リセット用スイッチ、パルス信号、ＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。連携方式で行われる放射線画像撮影において各走査線にオン電圧やオフ電圧を印加するタイミングを表すタイミングチャートである。非連携方式で放射線画像撮影を行う場合に撮影前に行われる画像データの読み出し処理において各走査線にオン電圧やオフ電圧を印加するタイミングを表すタイミングチャートである。非連携方式で行われる放射線画像撮影において各走査線にオン電圧やオフ電圧を印加するタイミングを表すタイミングチャートである。放射線を照射した部分やその走査線方向の部分、および各部分に位置する各放射線検出素子のＴＦＴに接続されている走査線等を表す図である。図４の構成において各ＴＦＴをオン／オフ動作させた場合の結線のプローブポイントおよび入出力端子におけるバイアス電圧の時間的推移を表すグラフである。図４の構成において結線に接続されるバイアス線の本数を減らした場合に各ＴＦＴをオン／オフ動作させた場合の結線のプローブポイントおよび入出力端子におけるバイアス電圧の時間的推移を表すグラフである。走査線に印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる直前に結線の各箇所に印加されているバイアス電圧等を表す図である。複数の部分に分割された結線に各バイアス線が所定の本数ずつ接続されている状態の本実施形態の放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。各バイアス線が走査線に平行に配設された放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。図１９の拡大図である。走査線方向に延在する各バイアス線が走査線方向に複数の区分に分割されるように構成された場合の構成を示す平面図である。（Ａ）放射線画像撮影装置に放射線を照射した部分Ａを表す図であり、（Ｂ）部分Ａの走査線方向に隣接する部分Ｂの画像データがそれ以外の部分Ｃの画像データよりも小さくなることを表す図である。図２２（Ｂ）の矢印方向に見た場合の画像データの推移を表すグラフである。（Ａ）照射される放射線を遮蔽した部分αを表す図であり、（Ｂ）部分αの走査線方向に隣接する部分βの画像データがそれ以外の部分γの画像データよりも大きくなることを表す図である。

以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。

なお、以下では、放射線画像撮影装置が、シンチレータ等を備え、照射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置である場合について説明するが、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することが可能である。

また、放射線画像撮影装置が可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された放射線画像撮影装置（すなわちいわゆる専用機）に対して適用することも可能である。

［放射線画像撮影装置の基本的な構成について］
図１は、各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、放射線画像撮影装置を反対側から見た外観斜視図である。また、図３は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置１は、図１〜図３に示すように、筐体状のハウジング２内にシンチレータ３や基板４等で構成されるセンサパネルＳＰが収納されている。

図１や図２に示すように、本実施形態では、筐体２のうち、放射線入射面Ｒを有する中空の角筒状のハウジング本体部２Ａは、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おり、ハウジング本体部２Ａの両側の開口部を蓋部材２Ｂ、２Ｃで閉塞することで筐体２が形成されている。なお、筐体２をこのようないわゆるモノコック型として形成する代わりに、例えば、フロント板とバック板とで形成された、いわゆる弁当箱型とすることも可能である。

図１に示すように、筐体２の一方側の蓋部材２Ｂには、電源スイッチ３７や切替スイッチ３８、コネクタ３９、バッテリ状態や放射線画像撮影装置１の作動状態等を表示するＬＥＤ等で構成されたインジケータ４０等が配置されている。

本実施形態では、コネクタ３９は、例えば図示しないケーブル等が接続されることにより、ケーブル等を介して外部装置に画像データＤ等を送信したり、放射線画像撮影装置１と外部装置との間で情報や信号等のやり取りを行う場合の通信手段として機能するようになっている。なお、コネクタ３９の設置位置は蓋部材２Ｂに限定されず、放射線画像撮影装置１の適宜の位置に設置することが可能である。

また、図２に示すように、例えば放射線画像撮影装置１と外部装置との間で無線方式で情報や信号等のやり取りを行うためのアンテナ装置４１が、例えば筐体２の反対側の蓋部材２Ｃ等に埋め込まれる等して設けられている。なお、アンテナ装置４１の設置位置は蓋部材２Ｃに限定されず、放射線画像撮影装置１の任意の位置にアンテナ装置４１を設置することが可能である。また、設置するアンテナ装置４１は１個に限らず、複数設けることも可能である。

図３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。また、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。また、本実施形態では、センサパネルＳＰと筐体２の側面との間に、それらがぶつかり合うことを防止するための緩衝材３６が設けられている。

シンチレータ３は、基板４の後述する検出部Ｐに対向する位置に設けられるようになっている。本実施形態では、シンチレータ３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。

基板４は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図４に示すように、基板４のシンチレータ３に対向する側の面４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒには、放射線検出素子７がそれぞれ設けられている。

このように、走査線５と信号線６で区画された各小領域ｒに二次元状に配列された複数の放射線検出素子７が設けられた領域ｒ全体、すなわち図４に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。なお、図４中のプローブポイントｐについては、後で説明する。また、プローブポイントｐが実機に設けられる必要はない。

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４の拡大図である図５に示すように、スイッチ手段であるＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。

そして、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５から走査線５を介してゲート電極８ｇにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極８ｓやドレイン電極８ｄを介して放射線検出素子７内に蓄積されている電荷を信号線６に放出させるようになっている。また、ＴＦＴ８は、接続された走査線５を介してゲート電極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内に電荷を蓄積させるようになっている。

ここで、本実施形態における放射線検出素子７やＴＦＴ８の構造について、図６に示す断面図を用いて簡単に説明する。図６は、図５におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。

基板４の面４ａ上に、ＡｌやＣｒ等からなるＴＦＴ８のゲート電極８ｇが図示しない走査線５と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極８ｇ上および面４ａ上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなるゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分に、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層８２を介して、放射線検出素子７の第１電極７３と接続されたソース電極８ｓと、信号線６と一体的に形成されるドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。

ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第１パッシベーション層８３によって分割されており、さらに第１パッシベーション層８３は両電極８ｓ、８ｄを上側から被覆している。また、半導体層８２とソース電極８ｓやドレイン電極８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層８４ａ、８４ｂがそれぞれ積層されている。以上のようにしてＴＦＴ８が形成されている。

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

第１電極７３の上には、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７４、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７５、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７６が下方から順に積層されて形成されている。

放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面Ｒから放射線が入射し、シンチレータ３で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が図中上方から照射されると、電磁波は放射線検出素子７のｉ層７５に到達して、ｉ層７５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。

また、ｐ層７６の上には、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極７７が積層されて形成されており、照射された電磁波がｉ層７５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７６、ｉ層７５、ｎ層７４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７６、ｉ層７５、ｎ層７４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。

放射線検出素子７の第２電極７７の上面には、第２電極７７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７７やバイアス線９、ＴＦＴ８側に延出された第１電極７３、ＴＦＴ８の第１パッシベーション層８３等、すなわち放射線検出素子７とＴＦＴ８の上面部分は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮ_ｘ）等からなる第２パッシベーション層７８で被覆されている。

本実施形態では、図５に示すように、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、図４や図５に示すように、各バイアス線９はそれぞれ信号線６に平行に配設されている。また、各バイアス線９は、基板４の検出部Ｐの外側の位置で結線１０に結束されている。

なお、図４や後述する図８等では、各バイアス線９が１本の結線１０に結束されている場合が示されているが、これはあくまで基本的な構成を説明するためであり、本実施形態では、実際には、後述する図１８に示すように、結線１０が複数の部分に分割されており、各バイアス線９が所定の本数ずつ複数の結線１０ａ、１０ｂ、…、１０ｚのうちのいずれかの結線に接続されている。この点については後で説明する。

本実施形態では、図４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７に示すように、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂを構成するゲートＩＣ１５ｃ等のＩＣチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板（Chip On Film等ともいう。）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。

また、フレキシブル回路基板１２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のセンサパネルＳＰが形成されている。なお、図７では、電子部品３２等の図示が省略されている。

ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図８は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の等価回路を表すブロック図であり、図９は検出部Ｐを構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。

前述したように、基板４の検出部Ｐの各放射線検出素子７は、その第２電極７７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７７にそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。

また、バイアス電源１４は、後述する制御手段２２に接続されており、制御手段２２により、バイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧を可変させることができるようになっている。

図８や図９に示すように、本実施形態では、バイアス電源１４からは、放射線検出素子７の第２電極７７にバイアス線９を介してバイアス電圧として放射線検出素子７の第１電極７３側にかかる電圧以下の例えば−５［Ｖ］の電圧（すなわちいわゆる逆バイアス電圧）が印加されるようになっている。

各放射線検出素子７の第１電極７３はＴＦＴ８のソース電極８ｓ（図８、図９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８、図９中ではＧと表記されている。）は、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから延びる走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄ（図８、図９中ではＤと表記されている。）は各信号線６にそれぞれ接続されている。

走査駆動手段１５は、配線１５ｄを介してゲートドライバ１５ｂにオン電圧とオフ電圧を供給する電源回路１５ａと、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧の間で切り替えて各ＴＦＴ８のオン状態とオフ状態とを切り替えるゲートドライバ１５ｂとを備えている。

また、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから走査線５を介してそのゲート電極８ｇにオン電圧が印加されると、放射線検出素子７に蓄積された電荷を信号線６に放出させ、ゲート電極８ｇにオフ電圧が印加されると、放射線検出素子７からの電荷の放出を停止させて、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。

図８や図９に示すように、各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に形成された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されており、本実施形態では、読み出しＩＣ１６が複数並設されていて、各信号線６がいずれかの読み出しＩＣ１６に接続されるようになっている。

読み出し回路１７は、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、電源供給部１８ｄから電力が供給されるチャージアンプ回路からなる増幅回路１８と、相関二重サンプリング回路１９等で構成されている。また、オペアンプ１８ａと相関二重サンプリング回路１９との間には、電荷リセット用スイッチ１８ｃのオン／オフ動作と連動してオフ／オン動作するスイッチ１８ｅが設けられている。

読み出しＩＣ１６内には、さらに、アナログマルチプレクサ２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。なお、図８や図９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９中では、アナログマルチプレクサ２１は省略されている。

増幅回路１８のオペアンプ１８ａの入力側の反転入力端子には信号線６が接続されており、増幅回路１８の入力側の非反転入力端子には基準電位Ｖ_０が印加されるようになっている。なお、基準電位Ｖ_０は適宜の値に設定される。以下では、基準電位Ｖ_０として０［Ｖ］が印加される場合について説明するが、０［Ｖ］以外の正の電位や負の電位に設定することも可能である。

また、この基準電位Ｖ_０がオペアンプ１８ａを介して各信号線６や各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄに印加されるように構成されている。そのため、本実施形態では、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄの電位は、基本的にこの基準電位Ｖ_０すなわち０［Ｖ］（或いは上記のように設定された値の電位）になっている。

なお、本実施形態では、増幅回路１８は、電荷リセット用スイッチ１８ｃをオフした状態でコンデンサ１８ｂに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が、蓄積された電荷量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。

相関二重サンプリング回路１９はサンプルホールド機能を有しており、各放射線検出素子７からの画像データＤの読み出し処理時に、図１０に示すように、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフ状態とされた状態で、制御手段２２からのパルス信号Ｓｐ１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Ｖinを保持する。

そして、その後、ＴＦＴ８がオン／オフされて放射線検出素子７から流出した電荷が増幅回路１８のコンデンサ１８ｄに蓄積された時点で制御手段２２から送信された２回目のパルス信号Ｓｐ２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Ｖfiを保持して、電圧値の差分Ｖfi−Ｖinをアナログ値の画像データＤとして下流側に出力するようになっている。

相関二重サンプリング回路１９から出力された各放射線検出素子７の画像データＤ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Ｄに変換されて記録手段２３に出力されて順次保存されるようになっている。

制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。そして、制御手段２２は、放射線画像撮影装置１の各部材の動作等を制御するようになっている。また、図８等に示すように、制御手段２２には、ＤＲＡＭ（Dynamic ＲＡＭ）等で構成される記録手段２３が接続されている。

また、本実施形態では、制御手段２２には、前述したアンテナ装置４１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、記録手段２３、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２４が接続されている。また、バッテリ２４には、図示しない充電装置からバッテリ２４に電力を供給してバッテリ２４を充電する際の接続端子２５が取り付けられている。

前述したように、制御手段２２は、バイアス電源１４を制御してバイアス電源１４から各放射線検出素子７に所定の電圧値のバイアス電圧を印加させたり、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂを作動させる信号を送信したり、或いは、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２を送信する等して、放射線画像撮影装置１の各機能部の動作を制御するようになっている。

［放射線画像撮影における処理について］
次に、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の実際の構成について説明する前に、放射線画像撮影装置１を用いて放射線画像撮影を行う場合の通常の処理の仕方について説明する。なお、後述する本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の構成においても、放射線画像撮影における処理は、以下の通常の処理と同様にして行われる。

放射線画像撮影における処理の仕方は、放射線画像撮影装置１が、図示しない放射線発生装置との間で信号等のやり取りを行うか否かで変わる。

以下、放射線発生装置との間で信号等のやり取りを行って撮影を行う場合（以下、連携方式という。）と、放射線発生装置との間で信号等のやり取りを行わず、放射線画像撮影装置１自体で放射線の照射開始を検出する場合（以下、非連携方式という。）のそれぞれについて、放射線画像撮影における処理の仕方の概要をそれぞれ説明する。

［連携方式の場合］
放射線画像撮影装置１が放射線発生装置との間で信号等のやり取りを行って撮影を行う連携方式の場合、図１１に示すように、通常、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射（図中の斜線部分参照）が行われる前に、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧が順次印加されて、各放射線検出素子７のリセット処理が行われる。

そして、放射線検出素子７のリセット処理を行っている最中に、放射線発生装置から放射線の照射を開始する旨を表す照射開始信号が送信されてくると、放射線画像撮影装置１の制御手段２２は、その時点で行っているリセット処理が走査線５の最終ラインＬｘまで終了した時点で、走査線５の全てのラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加させ、全ＴＦＴ８をオフ状態として、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷を各放射線検出素子７内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。

また、制御手段２２は、それと同時に、放射線発生装置にインターロック解除信号を送信する。そして、放射線発生装置は、放射線画像撮影装置１から送信されたインターロック解除信号を受信すると、放射線画像撮影装置１に対して放射線を照射する。

そして、制御手段２２は、放射線発生装置にインターロック解除信号を送信した後、例えば所定時間が経過した時点で、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加させて、各放射線検出素子７から画像データＤをそれぞれ読み出す画像データＤの読み出し処理を行うように構成される。

なお、図１１に示したように、電荷蓄積状態では各ＴＦＴ８がオフ状態とされており、その間に各放射線検出素子７内で発生した暗電荷が各放射線検出素子７内に蓄積される。そのため、その後の読み出し処理で読み出された画像データＤには、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した有用な電荷のほか、各ＴＦＴ８がオフ状態とされている間に各放射線検出素子７内に蓄積された暗電荷も読み出される。

そのため、図示を省略するが、通常、画像データＤの読み出し処理後や図１１に示した放射線画像撮影における一連の処理の前に、図１１に示した手順と同様の手順で、各放射線検出素子７のリセット処理を行い、電荷蓄積状態に移行させた後、画像データＤの読み出し処理と同様にして、画像データＤに含まれる暗電荷に起因するオフセット分に相当するオフセットデータＯの読み出し処理が行われる。なお、オフセットデータＯの読み出し処理の際には、放射線画像撮影装置１に放射線は照射されない。

［非連携方式の場合］
一方、非連携方式の場合には、放射線画像撮影装置１と放射線発生装置との間で信号等のやり取りを行わないため、放射線画像撮影装置１が自ら放射線が照射されたことを検出しなければならない。

放射線画像撮影装置１自体で放射線が照射されたことを検出する手法としては、種々の手法を採用し得るが、以下では、放射線画像撮影前に画像データの読み出し処理を行い、読み出した画像データに基づいて放射線の照射開始を検出する場合を例に挙げて説明する。なお、電荷蓄積状態の後で読み出される本画像としての画像データＤと区別するために、以下では、放射線画像撮影前に読み出す画像データを画像データｄと表す。

この場合、図１２に示すように、放射線画像撮影前に、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧が順次印加されて、各放射線検出素子７からの画像データｄの読み出し処理が行われる。なお、図１２中において、１フレームとは、検出部Ｐ（図４や図８参照）上に二次元状に配列された１面分の各放射線検出素子７から画像データｄの読み出し処理を行う期間をいう。

そして、図１３に示すように、放射線画像撮影前の画像データｄの読み出し処理で、例えば走査線５のラインＬｎにオン電圧を印加した時点或いはその直前に放射線の照射が開始されると、読み出された画像データｄには放射線の照射により放射線検出素子７内で発生した電荷が含まれるようになるため、画像データｄの値が、それ以前に読み出された画像データｄよりも格段に大きな値になる。

そこで、例えば制御手段２２で放射線画像撮影前の読み出し処理で読み出された画像データｄを監視するように構成し、読み出された画像データｄが、例えば予め設定された閾値ｄthを越えた時点で、放射線の照射が開始されたことを検出するように構成することができる。このようにして、連携方式の場合のように放射線画像撮影装置１が放射線発生装置側から照射開始信号等の情報をもらえない非連携方式の場合にも、放射線画像撮影装置１自体で放射線が照射されたことを検出して、的確に放射線画像撮影を行うことが可能となる。

そして、制御手段２２は、放射線の照射が開始されたことを検出すると、その時点で即座に画像データｄの読み出し処理を終了して、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の全てのラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加させ、各ＴＦＴ８をオフ状態にして、電荷蓄積状態に移行させる。

そして、例えば放射線の照射開始を検出してから所定時間が経過した後、制御手段２２は、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して、本画像としての画像データＤの読み出し処理を行う。

なお、この場合、図１３に示したように、放射線画像撮影前の画像データｄの読み出し処理で放射線の照射が開始されたことを検出した時点またはその直前にオン電圧が印加された走査線５（図１３の場合は走査線５のラインＬｎ）の次にオン電圧を印加すべき走査線５（図１３の場合は走査線５のラインＬn+1）からオン電圧の印加を開始して画像データＤの読み出し処理を行うように構成してもよく、また、走査線５の最初のラインＬ１からオン電圧を順次印加して画像データＤの読み出し処理を行うように構成してもよい。

また、非連携方式の場合も、放射線画像撮影の前や後に、放射線画像撮影装置１に放射線を照射しない状態で図１３に示した放射線画像撮影における一連の処理のシーケンスを繰り返して、オフセットデータＯの読み出し処理が行われる。

［走査線方向のクロストークが生じる原因について］
ここで、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の実際の構成について説明する前に、図２２（Ａ）や図２４（Ａ）に示したように放射線を照射した場合に、図２２（Ｂ）や図２４（Ｂ）に示したような走査線方向のクロストークが生じる原因について説明する。

本発明者らは、例えば図２２（Ａ）に示したように、上記のような構成の放射線画像撮影装置１に照射野を絞った状態で放射線を照射した後、図１４に示すように、放射線を照射した部分Ａやその走査線方向の部分Ｂ（図２２（Ｂ）参照）に位置する各放射線検出素子７のＴＦＴ８に接続されている走査線５ａにオン電圧（図１０参照）を印加して、それらの放射線検出素子７から画像データＤを読み出す際に、バイアス線９の結線１０に接続されたプローブポイントｐ（図４参照）における電圧Ｖがどのように変化するかを観察する実験を行った。

すなわち、この場合、結線１０に印加されているバイアス電圧のプローブポイントｐ側端部における変動を観察することになる（以下、このプローブポイントｐにおけるバイアス電圧を仮にＶbias(p)という。）。また、それと同時に、対照実験として、バイアス電源１４（図８参照）から結線１０にバイアス電圧を印加するポイントとなる、結線１０が接続されている入出力端子１１におけるバイアス電圧（以下、このバイアス電圧を仮にＶbias(11)という。）の変動も観察した。

その結果、図１５に示すように、走査線５ａにオン電圧が印加されて各放射線検出素子７から信号線６に電子が放出される間、入出力端子１１におけるバイアス電圧Ｖbias(11)はバイアス電圧１４から供給されている−５［Ｖ］のままであるが、結線１０の反対側端部であるプローブポイントｐにおけるバイアス電圧Ｖbias(p)は、走査線５ａにオン電圧が印加され、ＴＦＴ８がオン状態とされた直後に−５［Ｖ］から一旦１００［ｍＶ］程度上昇することが分かった。

しかも、バイアス電圧Ｖbias(p)は、走査線５ａに印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる直前の時点で当初の−５［Ｖ］まで下がり切らずに、−５［Ｖ］よりも若干高い電圧を示した。

なお、上記の実験結果は、約１０００本のバイアス線９（図４参照）を１本の結線１０で結束した場合の結果である。そこで、今度は、より小規模なセンサパネルＳＰを形成し、約４００本のバイアス線９を１本の結線１０で結束するように構成して、上記と同様に放射線画像撮影装置１に照射野を絞った状態で放射線を照射して、走査線５ａにオン電圧を印加して画像データＤを読み出す実験を行った。

その結果、図１６に示すように、結線１０のプローブポイントｐにおけるバイアス電圧Ｖbias(p)は、走査線５ａにオン電圧が印加され、ＴＦＴ８がオン状態とされた直後に−５［Ｖ］から一旦上昇するが、比較的速やかに減衰し、走査線５ａに印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる時点より以前に、当初の−５［Ｖ］まで低下した。

そして、この場合、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して画像データＤの読み出し処理を行うと、図２２（Ｂ）に示したような走査線方向のクロストーク、すなわち、放射線を照射した部分Ａの各放射線検出素子７と同じ各走査線５に接続されている各放射線検出素子７の部分Ｂの画像データＤがそれ以外の部分Ｃの各放射線検出素子７の画像データＤよりも小さくなる現象は発生せず、放射線が照射されなかった部分Ｂや部分Ｃの各放射線検出素子７から読み出された画像データＤが、ほぼ同じ値になるといった結果が得られた。

これらの実験結果から、例えば図２２（Ａ）に示したように放射線を照射した場合に、図２２（Ｂ）に示したような走査線方向のクロストークが生じる原因は、以下のように考えられている。

すなわち、図４に示した放射線画像撮影装置１の構成において、二次元状に配列された各放射線検出素子７のうちの一部に放射線が照射されると（本実施形態では照射された放射線がシンチレータで電磁波に変換され、その電磁波が各放射線検出素子７のうちの一部に照射されると）、放射線（または電磁波。以下同じ）が照射された各放射線検出素子７のｉ層７５（図６参照）内で電子正孔対が発生し、ｉ層７５内に形成された電位勾配に従って、電子は第１電極７３側に移動し、正孔は第２電極７７側に移動する。

そして、画像データＤの読み出し処理で、走査線５にオン電圧が印加されてＴＦＴ８がオン状態とされると、放射線検出素子７の第１電極７３側に蓄積された電子がＴＦＴ８を介して信号線６に放出されて、読み出し回路１７で画像データＤとして読み出される。また、それと同時に、放射線検出素子７の第２電極７７側に蓄積された正孔は、バイアス線９に流出し、結線１０中を通って、バイアス電源１４（図８参照）に流れ込む。

その際、放射線が照射された各放射線検出素子７から各バイアス線９に流出した正孔が結線１０に集中するため、結線１０中を多くの正孔が流れる。そして、ＡｌやＣｒ等からなる結線１０は抵抗を有しているため、結線１０内で電圧上昇が生じ、プローブポイントｐ側のバイアス電圧Ｖbias(p)）が入出力端子１１側のバイアス電圧Ｖbias(11)（すなわち−５［Ｖ］のバイアス電圧）よりも高くなる。

そのため、図１５や図１６に示したように、ＴＦＴ８をオン状態にすると、結線１０のプローブポイントｐにおけるバイアス電圧Ｖbias(p)が一時的に上昇すると考えられる。

そして、約１０００本のバイアス線９が１本の結線１０に接続されている場合、約４００本のバイアス線９が１本の結線１０に接続されている場合に比べて、結線１０の長さが長くなる。そのため、前者の場合と後者の場合とで結線１０の単位長さあたりの抵抗値は同じであるとしても、前者の方が結線１０の長さが長くなる分だけ、結線１０全体の抵抗値が後者の場合よりも大きくなる。

そのため、約４００本のバイアス線９が１本の結線１０に接続されている場合には、結線１０内で生じる電圧上昇が小さくなり、一時的に上昇したバイアス電圧Ｖbias(p)が比較的速やかに元の−５［Ｖ］に戻るのに対し、約１０００本のバイアス線９が１本の結線１０に接続されている場合には、結線１０内で生じる電圧上昇が大きくなり、一時的に上昇したバイアス電圧Ｖbias(p)が、走査線５ａに印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられるまでに元の−５［Ｖ］まで戻り切らずに、−５［Ｖ］よりも若干高い電圧になると考えられる。

次に、上記の約１０００本のバイアス線９が１本の結線１０に接続されている場合のように、走査線５ａに印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる直前の時点でバイアス電圧Ｖbias(p)が元のバイアス電圧Ｖbias（すなわち上記の例では−５［Ｖ］）まで下がり切らない場合、図１４に示した部分Ｂの位置の各放射線検出素子７では、以下のような現象が生じる。

なお、以下の図１７では、放射線が照射された部分Ａ（図１４参照）の位置の各放射線検出素子７が７ａ、部分Ａの放射線検出素子７と同じ走査線５ａに接続されているが放射線が照射されなかった部分Ｂの各放射線検出素子７が７ｂとして、簡略化されて示されている。

この場合、読み出し動作が開始される前に走査線５ａにオフ電圧が印加されている状態では、各放射線検出素子７ｂの第２電極７７には、当初の−５［Ｖ］のバイアス電圧Ｖbiasが印加されている。そして、各放射線検出素子７ｂには放射線が照射されていないが、電荷蓄積状態（図１１や図１３参照）においてＴＦＴ８がオフ状態とされている間に暗電荷が発生して蓄積されており、例えば各放射線検出素子７ｂ内に０．５［Ｖ］分の暗電荷が蓄積されているものとする。

そのため、読み出し動作が開始される前の時点では、各放射線検出素子７ｂの第２電極７７の電圧は−５［Ｖ］（すなわちバイアス電圧Ｖbias）であり、第１電極７３の電圧は−０．５［Ｖ］になっている。なお、この場合、各放射線検出素子７ｂに接続されているＴＦＴ８のソース電極８ｓの電圧は、放射線検出素子７ｂの第１電極７３の電圧と同じ−０．５［Ｖ］であり、ドレイン電極８ｄの電圧は、信号線６の電圧と同じ０［Ｖ］になっている。

そして、読み出し動作が開始されて走査線５ａにオン電圧が印加され、上記のように結線１０やバイアス線９の電圧が一時的に上昇して低下するが、図１７に示すように、走査線５ａに印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる直前のバイアス電圧Ｖbiasが元の−５［Ｖ］まで戻り切らず、−５［Ｖ］よりも若干高い電圧になったとする。例えば−４．８［Ｖ］になったとする。

すると、各放射線検出素子７ｂでは、第２電極７７に印加されるバイアス電圧Ｖbiasが当初の−５［Ｖ］から−４．８［Ｖ］に電圧が０．２［Ｖ］上昇したことにより、第１電極７３側の電圧が、上記のように−０．５［Ｖ］ではなく−０．３［Ｖ］にしかならない。そして、各放射線検出素子７ｂに接続されているＴＦＴ８のソース電極８ｓの電圧は、放射線検出素子７ｂの第１電極７３の電圧と同じ−０．３［Ｖ］になり、ドレイン電極８ｄの電圧が０［Ｖ］であるため、０．３［Ｖ］分の暗電荷（電子）しか信号線６に流出しない。

すなわち、各放射線検出素子７ｂから画像データＤとして読み出されるべき暗電荷が、本来の０．５［Ｖ］分ではなく０．３［Ｖ］分しか読み出されないため、結局、各放射線検出素子７ｂから読み出される画像データＤの値が小さくなる。

一方、同じ走査線５に接続されている各放射線検出素子７の中に、図１４に示した部分Ａのように放射線が照射された放射線検出素子７がない場合、すなわち、図１４に示した放射線が照射されなかった部分Ｃでは、上記のようなバイアス電圧Ｖbiasの変動が起こらない。そのため、部分Ｃの各放射線検出素子７では、上記のような画像データＤとして読み出されるべき０．５［Ｖ］分の暗電荷が信号線６に流出する。

従って、部分Ｃの各放射線検出素子７からは、蓄積された０．５［Ｖ］分の暗電荷に相当する画像データＤが、本来の値として読み出される。

このようにして、図２２（Ｂ）に示したように、放射線を照射した部分Ａの各放射線検出素子７と同じ各走査線５に接続されている各放射線検出素子７の部分Ｂの画像データＤが、それ以外の部分Ｃの各放射線検出素子７の画像データＤよりも小さくなる現象、すなわち走査線方向のクロストークが生じると考えられている。

なお、上記の約４００本のバイアス線９を１本の結線１０に接続した場合には、画像データＤの読み出し処理で走査線５ａにオン電圧を印加した後、走査線５に印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる直前のバイアス電圧Ｖbiasが元の−５［Ｖ］まで戻る。

そのため、放射線検出素子７ｂで、上記のようなバイアス電圧Ｖbiasの変動が生じず、結果的に本来の０．５［Ｖ］分の暗電荷が読み出されるため、図１４の部分Ｂの各放射線検出素子７と部分Ｃの各放射線検出素子７とで、画像データＤとして読み出される暗電荷の量が同程度になる。そのため、上記のような走査線方向のクロストークが発生しないと考えられる。

また、図２４（Ａ）に示したように放射線を照射した場合に、図２４（Ｂ）に示したような走査線方向のクロストークが生じる原因も、上記と同様にして捉えることができる。

すなわち、同じ走査線５に接続されている全ての放射線検出素子７に放射線が照射された部分（すなわち図２４（Ｂ）の部分γ）では、画像データＤの読み出し処理の際、全放射線検出素子７から多量の正孔がバイアス線９を介して結線１０に流れ込む。そのため、バイアス電圧Ｖbiasが大きく上昇し、走査線５に印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる直前のバイアス電圧Ｖbiasが元の−５［Ｖ］まで戻り切らずに、−５［Ｖ］から比較的大きく上昇した電圧になる。

そのため、バイアス電圧Ｖbiasの変動に伴って、読み出される画像データＤの値が、本来の暗電荷に起因する大きさの画像データＤ（すなわち上記の例で言えば本来の０．５［Ｖ］分の暗電荷に起因する大きさの画像データＤ）よりも小さくなる。

それに対し、遮蔽板により放射線が遮蔽されて放射線が照射されなかった部分αやその走査線方向の部分βの各放射線検出素子７から画像データＤを読み出す際には、放射線が照射されなかった部分αの各放射線検出素子７からバイアス線９に流出する正孔の量が少ないため、その分だけ、結線１０における電圧上昇の程度が小さくなる。

そのため、少なくとも部分βの各放射線検出素子７では、各放射線検出素子７に印加されるバイアス電圧Ｖbiasが一旦上昇した後、走査線５に印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる直前のバイアス電圧Ｖbiasが元の−５［Ｖ］まで戻り切らずに−５［Ｖ］から上昇する程度が、部分γの各放射線検出素子７の場合よりも小さくなる。

そのため、少なくとも部分βの各放射線検出素子７では、バイアス電圧Ｖbiasの変動に伴って、画像データＤが本来の値よりも小さくなる度合いが、部分γの各放射線検出素子７よりも少なくなる。そのため、部分βの各放射線検出素子７から読み出される画像データＤの値が、部分γの各放射線検出素子７から読み出される画像データＤの値よりも大きくなると考えられる。

［本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の構成］
上記のように、本発明者らの研究では、走査線方向のクロストークが生じる原因は、図４に示したように、バイアス線９の結線１０が長いため、結線１０の抵抗値が大きくなっていることが原因であると考えられている。

そして、上記のように、画像データＤの読み出し処理の際に、放射線が照射された多数の各放射線検出素子７の第２電極７７から流出した多量の正孔が、抵抗値が大きな結線１０中を流れるために、一旦上昇したバイアス電圧Ｖbiasが、走査線５に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられるまでの間に元のバイアス電圧Ｖbias（例えば−５［Ｖ］）に戻り切らなくなるために、走査線方向のクロストークが生じると考えられる。

そこで、本実施形態では、図１８に示すように、各バイアス線９が接続される結線１０を複数の部分に分割し、各バイアス線９が、所定の本数ずつ、複数の結線１０ａ、１０ｂ、…、１０ｚのうちのいずれかの結線に接続されている状態になるように構成する。

そして、バイアス電源１４から、例えば各結線１０ａ〜１０ｚが接続されている入出力端子１１にバイアス電圧Ｖbiasを供給して各結線１０ａ〜１０ｚにバイアス電圧Ｖbiasをそれぞれ印加することにより、各結線１０ａ〜１０ｚにそれぞれ接続された各バイアス線９を介して各放射線検出素子７にバイアス電圧Ｖbiasをそれぞれ印加するように構成されている。なお、図１８や後述する図１９等では、実機仕様の基板４の場合が示されており、プローブポイントｐは設けられていない。

このように構成すれば、各放射線検出素子７からの画像データＤの読み出し処理の際に、１本の走査線５にオン電圧が印加されて、放射線が照射された各放射線検出素子７から多量の正孔が各バイアス線９に流出して各結線１０ａ〜１０ｚにそれぞれ流れ込んでも、各結線１０ａ〜１０ｚの抵抗値がそれぞれ小さいため、各結線１０ａ〜１０ｚを介して各バイアス線９に印加されるバイアス電圧Ｖbiasが一時的に上昇しても速やかに元のバイアス電圧Ｖbiasに戻る。

つまり、図１８に示したように構成すると、例えば約１０００本のバイアス線９が接続されている、いわば大パネルの検出部Ｐが、各結線１０ａ〜１０ｚごとの小パネルの部分に分割された状態になる。そして、各小パネルの部分では、それぞれ上記の約４００本のバイアス線９が接続されている場合のように機能するため、図１６に示したように、各結線１０ａ〜１０ｚに多量の正孔が流れ込んでも、走査線５に印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる前に、バイアス電圧Ｖbiasが元のバイアス電圧Ｖbias（すなわち例えば−５［Ｖ］）に戻る。

しかも、その際、１本の結線１０ａ等に接続されているバイアス線９の本数が、全バイアス線９が結線１０に接続されている場合よりも少なくなるため、放射線が照射された各放射線検出素子７から結線１０ａ等に流れ込む正孔の量が少なくなる。

このように、上記のように構成した場合には、各結線１０ａ〜１０ｚの抵抗値が小さくなり、しかも、各結線１０ａ〜１０ｚに流れ込む正孔の量が少なくなるため、一時的に上昇するバイアス電圧Ｖbiasの上昇幅が小さくなり、一旦上昇したバイアス電圧Ｖbiasが、走査線５に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる前に、的確に元のバイアス電圧Ｖbiasに戻るようになる。

そのため、図１８に示したように、各バイアス線９が接続される結線１０を複数の部分に分割し、各バイアス線９を、所定の本数ずつ、いずれかの結線１０ａ、１０ｂ、…、１０ｚに接続するように構成し、バイアス電源１４から、各結線１０ａ〜１０ｚにバイアス電圧Ｖbiasを印加するように構成することで、走査線方向のクロストークが生じることを防止することが可能となる。

なお、各結線１０ａ〜１０ｚの本数については（すなわち１本の結線１０（図４参照）をいくつの部分に分割するかについては）、上記のように、走査線５に印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる前に、一旦上昇したバイアス電圧Ｖbiasが元のバイアス電圧Ｖbiasに戻ることが確保される本数であれば、基板４の構成等を考慮して、適宜の本数に設定することが可能である。

また、各結線１０ａ〜１０ｚに接続するバイアス線９の所定の本数は、各結線１０ａ〜１０ｚで同数である必要はなく、上記の条件を満たす限り、各結線１０ａ〜１０ｚごとに適宜の本数に設定することが可能である。なお、図１８では、便宜上、各結線１０ａ〜１０ｚに５本や３本のバイアス線９を接続するように構成する場合を示したが、一旦上昇したバイアス電圧Ｖbiasが元のバイアス電圧Ｖbiasに戻ることが確保されるのであれば、各結線１０ａ〜１０ｚに例えば１００本オーダーのバイアス線９を接続するように構成することも可能である。

さらに、図１８では、各結線１０ａ〜１０ｚが接続される入出力端子１１を、各信号線６に接続された各入出力端子１１とは反対側の基板４上の端部に設け、各信号線６に接続された各入出力端子１１に接続されるフレキシブル回路基板１２（図７参照）とは反対側の基板４の端部部分で図示しないフレキシブル回路基板を各結線１０ａ〜１０ｚの入出力端子１１に接続して、フレキシブル回路基板を、バイアス電源１４が設けられた基板４の裏面側のＰＣＢ基板３３側に引き回すように構成される場合が示されている。

しかし、図示を省略するが、例えば、各結線１０ａ〜１０ｚを、各信号線６に接続された各入出力端子１１側の基板４上に設け、各結線１０ａ〜１０ｚの各入出力端子１１を各信号線６の各入出力端子１１と同じ側に設けて、各結線１０ａ〜１０ｚの各入出力端子１１とバイアス電源１４とを接続するフレキシブル回路基板を、各信号線６の各入出力端子１１に接続されるフレキシブル回路基板１２（図７参照）と同じ側の基板４の端部部分に設けるように構成することも可能である。

また、信号線６の延在方向に延びる各バイアス線９を、例えばそれぞれ中央部分で図中の上下に分割し、各バイアス線９を、基板４の図中の上端部と下端部でそれぞれ各結線に接続するように構成し、基板４の両端部にそれぞれ各入出力端子を設けて、基板４の両端部分でそれぞれフレキシブル回路基板を接続するように構成することも可能である。

［本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の別の構成］
一方、放射線画像撮影装置１における各バイアス線９が、図１９やその拡大図である図２０に示すように、各信号線６に平行にではなく、もともと各走査線９に平行に配設されるように構成されている場合もある。このように構成されている場合には、各バイアス線９が、それぞれ図４における結線１０のように機能する。

すなわち、画像データＤの読み出し処理の際に１本の走査線５にオン電圧が印加されると、各ＴＦＴ８を介して当該走査線５に接続されている、放射線が照射された各放射線検出素子７からバイアス線９に多量の正孔が流出する。また、各バイアス線９は、検出部Ｐの一端側から他端側まで設けられていて長いため、１本のバイアス線９全体の抵抗値が大きくなる。

そのため、抵抗値が大きいバイアス線９に多量の正孔が流れ込むと、バイアス線９内で生じる電圧上昇が大きくなる。そのため、一時的に上昇したバイアス電圧Ｖbiasが、当該走査線５に印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられるまでに元のバイアス電圧Ｖbiasに戻り切らなくなり、元のバイアス電圧Ｖbiasよりも若干高い電圧になる。そのため、図１９等に示したように各バイアス線９が走査線方向に延在するように設けられている場合においても、上記と同様に、走査線方向のクロストークが生じてしまう。

そこで、放射線画像撮影装置１における各バイアス線９が上記のように走査線方向に延在するように設けられている場合には、例えば図２１に示すように、走査線方向（図中矢印Ｖで示される方向）に配列された一行分の各放射線検出素子７を複数の区分に区分した場合の各区分ごとに１本のバイアス線９が各放射線検出素子７にそれぞれ接続されるようにして、検出部Ｐ上の各放射線検出素子７に各バイアス線９をそれぞれ接続するように構成することが可能である。

すなわち、簡単に言えば、各放射線検出素子７に接続された、走査線方向に延在する各バイアス線９が、それぞれ走査線方向に複数の区分に分割されるように構成される。そして、各バイアス線９が、信号線方向（図中矢印Ｗで示される方向）に延在する結線１０ａ〜１０ｚにそれぞれ接続される。

このように構成し、図２１では図示を省略したバイアス電源１４から各結線１０ａ〜１０ｚを介して各バイアス線９にバイアス電圧Ｖbiasをそれぞれ印加することにより、各バイアス線９を介して各放射線検出素子７にバイアス電圧Ｖbiasをそれぞれ印加す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、各バイアス線９の長さが、図１９に示したようにバイアス線９が検出部Ｐの一端側から他端側まで配設されている場合よりも短くなるため、各バイアス線９の抵抗値が小さくなる。そのため、各放射線検出素子７からの画像データＤの読み出し処理の際に、放射線が照射された各放射線検出素子７から多量の正孔が各バイアス線９に流出しても、一時的に上昇するバイアス電圧Ｖbiasの上昇幅が小さくなる。

なお、上記のように各バイアス線９の長さは短くなっても、各バイアス線９が接続された各結線１０ａ〜１０ｚの長さが長くなって各結線１０ａ〜１０ｚの抵抗値が比較的大きくなる場合がある。このような場合には、例えば、各結線１０ａ〜１０ｚを、その信号線方向Ｗ（図２１参照）の中間部分で図中上下に分断するように構成して、各結線１０ａ〜１０ｚの長さを短くするように構成することが可能である。

しかし、そもそも１本のバイアス線９に接続されている放射線検出素子７の数が少ないため、放射線が照射された各放射線検出素子７から各バイアス線９を介して各結線１０ａ〜１０ｚに流れ込む正孔の量は少なくなる。そのため、上記のように構成すれば、各結線１０ａ〜１０ｚの抵抗値が多少大きくても、一時的に上昇するバイアス電圧Ｖbiasの上昇幅は小さくなる。

そして、一時的に上昇するバイアス電圧Ｖbiasの上昇幅は小さくなるため、一旦上昇したバイアス電圧Ｖbiasが、走査線５に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる前に、的確に元のバイアス電圧Ｖbias（すなわち例えば−５［Ｖ］）に戻るようになる。

そのため、図２１に示したように、各放射線検出素子７に接続された、走査線方向に延在する各バイアス線９を、それぞれ走査線方向Ｖに複数の区分に分割するように構成し、バイアス電源１４から、各バイアス線９にバイアス電圧Ｖbiasを印加するように構成することで、走査線方向のクロストークが生じることを防止することが可能となる。

なお、各バイアス線９を接続する放射線検出素子７の個数については、上記のように、走査線５に印加される電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる前に、一旦上昇したバイアス電圧Ｖbiasが元のバイアス電圧Ｖbiasに戻ることが確保される個数であれば、基板４の構成等を考慮して、適宜の個数に設定することが可能である。

また、各バイアス線９を接続する放射線検出素子７の個数は、各バイアス線９で同数である必要はなく、上記の条件を満たす限り、適宜の個数に設定することが可能である。なお、図１８では、便宜上、各バイアス線９を５個や３個の放射線検出素子７に接続するように構成する場合を示したが、一旦上昇したバイアス電圧Ｖbiasが元のバイアス電圧Ｖbiasに戻ることが確保されるのであれば、各バイアス線９を例えば１０個オーダーや１００個オーダーの放射線検出素子７に接続するように構成することも可能である。

さらに、図２１において、各結線１０ａ〜１０ｚが接続する入出力端子１１（不図示）を図中の上方向に設けてもよく、下方向に設けてもよい。また、上記のように、各結線１０ａ〜１０ｚを、その信号線方向の中間部分で図中上下に分断するように構成する場合には、入出力端子１１は図中の上下に設けられる。このように、入出力端子１１を設ける位置等は適宜決められる。

以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、信号線方向に配列された各バイアス線９を、所定の本数ずつ、複数の結線１０ａ〜１０ｚのうちのいずれかの結線に接続したり（図１８参照）、或いは、走査線方向に延在する各バイアス線９を、それぞれ走査線方向に複数の区分に分割する（図２１参照）ように構成し、バイアス電源１４から各結線１０ａ〜１０ｚおよび各バイアス９を介して各放射線検出素子７にバイアス電圧Ｖbiasをそれぞれ印加するように構成した。

そのため、走査線方向に延在する各結線１０ａ〜１０ｚ（図１８参照）や各バイアス線９（図２１参照）の抵抗値が小さくなり、しかも、各結線１０ａ〜１０ｚ（図１８参照）や各バイアス線９（図２１参照）に流れ込む正孔の量が少なくなるため、一時的に上昇するバイアス電圧Ｖbiasの上昇幅が小さくなる。

そして、一旦上昇したバイアス電圧Ｖbiasが、走査線５に印加された電圧がオン電圧からオフ電圧に切り替えられる前に、的確に元のバイアス電圧Ｖbiasに戻るようになるため、走査線方向のクロストークが生じることを的確に防止することが可能となる。

そのため、例えば、放射線画像撮影装置１を医療用の放射線画像撮影に用いて患者の病変部を撮影するような場合には、放射線が被写体である患者の身体を透過せずに放射線画像撮影装置１に直接照射された部分（すなわちいわゆる素抜け部）や、放射線が患者の身体を透過する際に身体に吸収されたり散乱されたりして放射線画像撮影装置１に到達する放射線の線量が小さくなる部分では、その走査線方向に、図２２（Ｂ）や図２４（Ｂ）に示したようなクロストークが生じ易くなる。

しかし、そのような場合でも、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、走査線方向のクロストークが生じることが的確に防止されるため、読み出された画像データＤに基づいて生成された放射線画像上にはクロストークの影響が現れず、放射線画像が見易くなり、クロストークの部分を病変部と見誤ったりクロストークの影響で病変部が見づらくなって病変部を見落としてしまう等の不都合が生じることを的確に防止することが可能となる。

なお、各結線１０ａ〜１０ｚ（図１８参照）や各バイアス線９（図２１参照）の材質や構造（特に断面積）等によって各結線１０ａ〜１０ｚや各バイアス線９の単位長さあたりの抵抗値が変わる。また、放射線検出素子７の性能やオン電圧として各ＴＦＴ８に印加する電圧の電圧値等の種々の要因によって、各放射線検出素子７から各バイアス線９に流出する正孔の量が変わり、各結線１０ａ〜１０ｚ中を流れる正孔の量が変わり得る。また、基板４上の構成による制約もある。

そのため、各結線１０ａ〜１０ｚに接続する各バイアス線９の本数（図１８参照）や、各バイアス線９を接続する各放射線検出素子７の個数（図２１参照）等は、前述したように、実機としての放射線画像撮影装置１の構成に応じて、本数や個数が適宜決められる。

１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
８ＴＦＴ（スイッチ手段）
９バイアス線
１０ａ〜１０ｚ結線
１４バイアス電源
１５走査駆動手段
１７読み出し回路
２２制御手段
Ｄ画像データ
Ｐ検出部
ｒ領域
Ｖbias バイアス電圧

Claims

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各バイアス線を介してバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて、前記各放射線検出素子のスイッチ手段に印加するオン電圧とオフ電圧とを切り替える走査駆動手段と、
前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記検出部上に配列された前記各放射線検出素子に対して、前記信号線の延在方向に配列された一列分の前記各放射線検出素子につき１本の割合で前記各バイアス線がそれぞれ接続されており、かつ、前記各バイアス線が、所定の本数ずつ、複数の結線のうちのいずれかの結線に接続されており、
前記バイアス電源から前記各結線に前記バイアス電圧をそれぞれ印加することにより、前記各結線にそれぞれ接続された前記各バイアス線を介して前記各放射線検出素子に前記バイアス電圧をそれぞれ印加するように構成されており、
前記所定の本数は、前記走査駆動手段から前記走査線にオン電圧が印加されることで一旦上昇したバイアス電圧が、前記走査駆動手段から前記走査線に印加されたオン電圧がオフ電圧に切り替えられる前に元のバイアス電圧に戻ることが確保される本数とされていることを特徴とする放射線画像撮影装置。
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各バイアス線を介してバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて、前記各放射線検出素子のスイッチ手段に印加するオン電圧とオフ電圧とを切り替える走査駆動手段と、
前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
少なくとも前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記走査線の延在方向に配列された一行分の前記各放射線検出素子を複数の区分に区分した場合の前記各区分ごとに１本の前記バイアス線が前記各放射線検出素子にそれぞれ接続されるようにして、前記検出部上の前記各放射線検出素子に前記各バイアス線がそれぞれ接続されており、
前記バイアス電源から前記各バイアス線に前記バイアス電圧をそれぞれ印加することにより、前記各バイアス線を介して前記各放射線検出素子に前記バイアス電圧をそれぞれ印加するように構成されており、
１本の前記バイアス線に接続される前記放射線検出素子の個数は、前記走査駆動手段から前記走査線にオン電圧が印加されることで一旦上昇したバイアス電圧が、前記走査駆動手段から前記走査線に印加されたオン電圧がオフ電圧に切り替えられる前に元のバイアス電圧に戻ることが確保される個数とされていることを特徴とする放射線画像撮影装置。