JP7236916B2 - 放射線検出器 - Google Patents
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Description
そこで、リセット動作を行うことなく、複数のX線画像に関する画像データを連続して読み出すことができる技術の開発が望まれていた。
本実施の形態に係る放射線検出器は、X線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてX線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「X線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。
直接変換方式は、入射X線により光導電膜内部に発生した光導電電荷(電荷)を高電界により電荷蓄積用の蓄積キャパシタに直接導く方式である。
間接変換方式は、X線をシンチレータにより蛍光(可視光)に変換し、蛍光をフォトダイオードなどの光電変換素子により電荷に変換し、電荷を蓄積キャパシタに導く方式である。
すなわち、X線検出器は、X線を電気的な情報に変換する検出部を有するものであれば良い。検出部は、例えば、X線を直接的またはシンチレータと協働して電荷に変換するものとすることができる。
なお、直接変換方式のX線検出器の一般的な構成には既知の技術を適用することができるので、詳細な説明は省略する。
また、X線検出器1は、例えば、一般医療などに用いることができるが、用途に限定はない。
なお、図1においては、バイアスライン2c3などを省いて描いている。
図2は、X線検出器1のブロック図である。
図3は、アレイ基板2の回路図である。
図1~図3に示すように、X線検出器1には、アレイ基板2、シンチレータ3、回路基板4、および制御部5を設けることができる。
アレイ基板2は、基板2a、光電変換部2b、制御ライン(又はゲートライン)2c1、データライン(又はシグナルライン)2c2、バイアスライン2c3、配線パッド2d1、配線パッド2d2、および保護層2fなどを有することができる。
本実施の形態においては、光電変換部2bが、X線をシンチレータ3と協働して電荷に変換する検出部となる。
なお、光電変換部2b、制御ライン2c1、データライン2c2、およびバイアスライン2c3などの数は例示をしたものに限定されるわけではない。
薄膜トランジスタ2b2は、蓄積キャパシタ2b3への電荷の蓄積および放出のスイッチングを行うことができる。
制御ライン2c1、データライン2c2、およびバイアスライン2c3は、例えば、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成することができる。
また、空気中に含まれる水蒸気により、シンチレータ3の特性と反射層の特性が劣化するのを抑制するために、シンチレータ3と反射層を覆う図示しない防湿体を設けることができる。
読み出し回路41は、制御部5からの制御信号S1を受信した場合には、複数の薄膜トランジスタ2b2を順次オン状態にする。読み出し回路41は、制御信号S1を受信した後に、光電変換部2bの数と、1つの光電変換部2bから電荷を読み出すのに必要な時間と、の積から求められた読み出し時間が経過した場合には、全ての薄膜トランジスタ2b2をオフ状態にする(電荷を蓄積する状態にする)。
なお、読み出し動作に関する詳細は後述する。
行選択回路41bには、制御部5から制御信号S1を入力することができる。行選択回路41bは、X線画像のスキャン方向に従って、対応するゲートドライバ41aに信号を入力することができる。
ゲートドライバ41aは、対応する制御ライン2c1に、薄膜トランジスタ2b2をオン状態にする信号を入力することができる。例えば、読み出し回路41は、フレキシブルプリント基板2e1を介して、信号を各制御ライン2c1毎に順次入力することができる。制御ライン2c1に入力された信号により薄膜トランジスタ2b2がオン状態となり、光電変換部2b(蓄積キャパシタ2b3)からの電荷が読み出せるようになる。
信号検出回路42は、複数の積分アンプ42a、複数の選択回路42b、および複数のADコンバータ42cを有することができる。
1つの積分アンプ42aは、1つのデータライン2c2と電気的に接続することができる。積分アンプ42aは、光電変換部2bからの電荷を順次受信することができる。そして、積分アンプ42aは、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を選択回路42bへ出力することができる。この様にすれば、所定の時間内にデータライン2c2を流れる電流の値(電荷量)を電圧値に変換することが可能となる。すなわち、積分アンプ42aは、シンチレータ3において発生した蛍光の強弱分布に対応した画像データ情報を、電位情報へと変換することができる。
ADコンバータ42cは、読み出された画像データ信号S2をデジタル信号に順次変換することができる。デジタル信号に変換された画像データ信号S2は、配線4aを介して制御部5に入力することができる。なお、デジタル信号に変換された画像データ信号S2は、無線により制御部5に送信されるようにしてもよい。
また、制御部5は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、前述した回路基板4の動作を制御することができる。
また、制御部5は、読み出された電荷を画像データ信号S2として出力させる信号S1aを信号検出回路42に送信することができる。信号検出回路42は、読み出し時間の経過後に、読み出された電荷を画像データ信号S2として出力させる信号S1aが入力されている場合には、読み出された電荷を画像データ信号S2として出力することができる。
なお、図4中の制御信号S100a~100cは、制御プログラムに基づいて入力することができる。
次に、制御信号S100bが入力されると(図4中のT2の時)、薄膜トランジスタ2b2を順次オン状態にして、蓄積されている電荷を順次読み出す。蓄積されている電荷は順次読み出されるため、全ての電荷が読み出されるまでには所定の時間を要する。そのため、その間に照射されたX線により、すでに読み出しが終了した光電変換部2b(蓄積キャパシタ2b3)に新たな電荷が蓄積する。
また、リセット動作を開始させる前に、制御信号S100cが入力されていれば、読み出された電荷を画像データ信号S2として制御部5に出力する。一方、制御信号S100cが入力されていなければ、画像データ信号S2の出力を行わないようにする。
以上のようにして、比較例に係るX線検出器100の読み出し動作を行うことができる。
前述したように、図5中の制御信号S1、S1aは、制御部5に格納されている制御プログラムに基づいて入力することができる。
ここで、アレイ基板2に設けられている光電変換部2bの数は予め知ることができる。また、1つの光電変換部2b(蓄積キャパシタ2b3)から電荷を読み出すのに必要な時間(RC回路時定数)も予め知ることができる。そのため、全ての光電変換部2b(蓄積キャパシタ2b3)から電荷を読み出すのに必要な時間は、光電変換部2bの数と、1つの光電変換部2b(蓄積キャパシタ2b3)から電荷を読み出すのに必要な時間との積から求めることができる。この場合、全ての光電変換部2b(蓄積キャパシタ2b3)から電荷を読み出すのに必要な時間は、ほぼ一定と考えることができる。そのため、全ての光電変換部2b(蓄積キャパシタ2b3)からの電荷の読み出しの終了を演算により知ることができる。
以上のようにして、本実施の形態に係るX線検出器1の読み出し動作を行うことができる。
Claims (3)
- それぞれが薄膜トランジスタを有し、放射線を直接的またはシンチレータと協働して電荷に変換する複数の検出部と、
前記複数の検出部のそれぞれに設けられた前記薄膜トランジスタのオン状態とオフ状態を切り替える読み出し回路と、
前記複数の検出部のそれぞれから前記電荷を読み出し、読み出された前記電荷を画像データ信号に変換する信号検出回路と、
前記読み出し回路に、複数の前記薄膜トランジスタを順次オン状態にする信号を送信する制御部と、
を備え、
前記読み出し回路は、
前記制御部からの前記信号を受信した場合には、前記複数の薄膜トランジスタを順次オン状態にし、
前記信号を受信した後に、前記検出部の数と、1つの前記検出部から前記電荷を読み出すのに必要な時間と、の積から求められた読み出し時間が経過した場合には、全ての前記薄膜トランジスタをオフ状態にする放射線検出器。 - 前記制御部は、前記全ての薄膜トランジスタをオフ状態にした後に、所定の電荷蓄積時間が経過した場合には、前記読み出し回路に、前記複数の薄膜トランジスタを順次オン状態にする信号を送信する請求項1記載の放射線検出器。
- 前記制御部は、前記読み出された電荷を前記画像データ信号として出力させる信号を前記信号検出回路に送信し、
前記信号検出回路は、前記読み出し時間の経過後に、前記読み出された電荷を画像データ信号として出力させる信号が入力されている場合には、前記読み出された電荷を前記画像データ信号として出力する請求項1または2に記載の放射線検出器。
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WO2016006499A1 (ja) | 2014-07-07 | 2016-01-14 | オリンパス株式会社 | 撮像装置 |
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