JPH0998970A - Ｘ線撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のフィルム方式では得られない診療の効
率アップが図れ、ＣＣＤ方式にはない、スペースファク
タに優れ、かつ高Ｓ／Ｎ比のとれる次世代のＸ線撮像装
置を提供する。 【解決手段】 絶縁性基板４００上に、複数個の光電変
換素子４０１を２次元状に形成し、それぞれの前記光電
変換素子近傍において該素子に結線したスイッチング素
子４０２を備えた２次元画像読取装置と、前記２次元画
像読取装置上に形成された、Ｘ線が照射されると可視光
に変換する蛍光体９０４と、前記蛍光体上に形成され
た、特定方向からのＸ線のみを前記蛍光体および前記２
次元画像読取装置へ導出するグリッド板９０３と、を有
して構成されたことを特徴とするＸ線撮像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大面積でＳ／Ｎ比
の高いＸ線撮像装置に関し、特に医療用Ｘ線診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、医療診断用に用いられるＸ線撮像
装置では、Ｘ線を人体に曝射させ人体を透過したＸ線を
可視光に変換させる蛍光体に照射させ、その蛍光をフィ
ルムに露光させる方式が（以下フィルム方式と呼ぶ）主
流になっている。

【０００３】図１８は、フィルム方式によるＸ線診断装
置の概略構成を示す図である。図１８において、９０１
は患者にＸ線を曝射させるＸ線源であり、診断目的に応
じてＸ線強度や曝射時間が調整される。人体（患者）９
０２内でＸ線はあらゆる方向へ散乱される。そこでＸ線
画像の解像度を増加させる目的で、９０３のグリッド板
を用いてある特定方向のＸ線のみを蛍光体（シンチレー
タ）９０４に導き出される。

【０００４】シンチレータ９０４では、エネルギーの高
いＸ線によって蛍光体の母体物質が励起（吸収）され、
再結合する際の再結合エネルギーにより可視領域の蛍光
が得られる。その蛍光はＣａＷＯ₄ やＣｄＷＯ₄ など母
体自身によるものやＣｓＩ：ＴｌやＺｎＳ：Ａｇなど母
体内に付活された発光中心物質によるものがある。最近
ではＴｂ，Ｅｕ，Ｐｒのような希土類元素を発光中心に
用いた蛍光体も用いられるようになってきた。

【０００５】グリッド板は、Ｘ線を吸収する物質（例え
ば鉛）とＸ線を透過する物質（例えばアルミニウム）が
交互に並べられており、図２のような断面構成となって
いる。

【０００６】シンチレータ９０４からの蛍光は、９０５
のフィルムに露光され、現像処理を経て患者のＸ線画像
が得られる。

【０００７】また、フィルム９０５の代わりに１次元ま
たは２次元のＣＣＤ固体撮像素子を用いて、シンチレー
タ９０４からの蛍光を縮小光学系で結像させ光電変換す
るといったＸ線撮像装置もある。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】高齢化社会を向か
えつつある日本はもとより世界的にも、病院内での診断
効率の向上や、より精度の高い医療機器が強く望まれて
いる。そういった状況の中、従来のフィルム方式でのＸ
線撮像装置においては、以下に述べる問題点を有する。

【０００９】患者のＸ線画像を医師が得るまでには途中
にフィルムの現像処理工程があるために手間と時間がか
かる。

【００１０】また時としてはＸ線撮影中に患者が動いて
しまった場合や露出が合わない場合などに、再度撮影の
やり直しが余儀なくされる。これらは病院内での診療の
効率向上を妨げる要因である。

【００１１】また、撮影しようとしている患部は撮るア
ングルによっては鮮明なＸ線画像が得られないため、診
断に必要とされるＸ線画像を得るためには撮影アングル
を変えて数枚撮影しなければならない場合もある。これ
は患者が特に乳幼児や妊婦であった場合好ましいことで
はない。

【００１２】さらに、撮影されたＸ線画像フィルムは病
院内である期間保管する必要があり、病院内でのそのフ
ィルムの枚数は膨大な量となり、患者の来院の度に出し
たり入れたりといった病院内での管理面でも効率が良く
ない。また遠隔地にいる患者が例えば都心にある大学病
院なみの診断を受ける必要がある場合や患者が海外に引
っ越す場合、その他何らかの理由で病院を変更しなけれ
ばならなくなった場合など、これまでに撮影されたＸ線
フィルムを何らかの方法で次の病院へ送らなければなら
ない。さもなければ、新たに通院する病院で再度撮影し
なおさなければならない。

【００１３】これらのことは、今後の新しい医療社会を
目指していくとき大きな障害となってくる。本発明では
以上に説明された課題を解決することを第１の目的とし
ている。

【００１４】近年医療業界において、“Ｘ線画像情報の
ディジタル化”の要求が高まりつつある。ディジタル化
が達成されればＸ線画像情報を光磁気ディスクのような
記録媒体を用いて管理でき、医師がリアルタイムに最適
なアングルでの患者のＸ線画像情報を得ることができ、
また、ファクシミリや他の通信方式等を利用すれば患者
のＸ線画像情報は世界中どこの病院にでも短時間に送る
ことが可能となる。更に、得られたディジタルのＸ線画
像情報はコンピュータを用いて画像処理を行えば、従来
に比べより一層高い精度での診断が可能となり、従来の
フィルム方式での上記課題がすべて解決される。

【００１５】最近では、“Ｘ線画像情報のディジタル
化”の要求に答えるべくＣＣＤ固体撮像素子をフィルム
の代わりに用いたＸ線撮像装置も考えられている。

【００１６】しかしながら、ＣＣＤ固体撮像素子は、今
のところ人体の大きさに匹敵する大きさで作製すること
はできない。ＣＣＤ固体撮像素子を用いる場合、縮小光
学系でシンチレータからの蛍光すなわちＸ線像をＣＣＤ
受光面に結像させる必要がある。レンズを含む縮小光学
系を小型にすることは困難であり、Ｘ線撮像装置が大型
化するといった問題が生ずる。

【００１７】また、レンズを介して結像するため、レン
ズに入射しない光が無駄になる。従って、縮小率にも依
存するが、レンズに入る光は、１／１００〜１／１００
０に減ってしまい、Ｓ／Ｎ（シグナル）比が、一般的
に、レンズを通す前に比べ２桁〜３桁ダウンすると言わ
れ、高い階調性が要求される医療機器に利用する場合、
不利となることが予想される。

【００１８】［発明の目的］以上述べてきたように、本
発明では従来のフィルム方式では得られない診療の効率
アップが図れ、ＣＣＤ方式にはない、スペースファクタ
に優れかつ高Ｓ／Ｎ比のとれる次世代のＸ線撮像装置の
提供を目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するため、以下の手段を提供する。

【００２０】［１］ 絶縁性基板上に、複数個の光電変
換素子を２次元状に形成した２次元画像読取装置と、前
記２次元画像読取装置上に実質的に密着して形成され
た、Ｘ線が照射されると可視光に変換する蛍光体と、前
記蛍光体とＸ線源との間に形成された、特定方向からの
Ｘ線のみを前記蛍光体および前記２次元画像読取装置へ
導出するグリッド板と、を有して構成されたことを特徴
とするＸ線撮像装置。

【００２１】［２］ 前記２次元画像読取装置は、画素
となる１個の光電変換素子が、ある一定の距離間隔（セ
ンサピッチ）でＸ方向及びＹ方向に配置され、前記グリ
ッド板は、Ｘ線を吸収する物質（Ａ）とＸ線を透過する
物質（Ｂ）とが一対となって、ある一定の距離間隔（グ
リッドピッチ）で前記ＸまたはＹ方向の少なくともどち
らか一方向に配置されており、前記光電変換素子の受光
面の前記グリッドピッチ方向の大きさが、前記グリッド
板のピッチに等しいか、もしくは前記グリッド板のピッ
チのＮ倍（Ｎ：２以上の正数）に等しいことを特徴とす
る［１］記載のＸ線撮像装置。

【００２２】［３］ 前記２次元画像読取装置は、画素
となる１個の光電変換素子が、ある一定の距離間隔（セ
ンサピッチ）でＸ方向及びＹ方向に配置され、前記グリ
ッド板は、Ｘ線を吸収する物質（Ａ）とＸ線を透過する
物質（Ｂ）とが一対になって、ある一定の距離間隔（グ
リッドピッチ）で前記ＸまたはＹ方向の少なくともどち
らか一方向に配置されており、前記センサピッチが前記
グリッドピッチに等しいもしくは前記グリッドピッチの
Ｎ倍（Ｎ：２以上の正数）に等しいことを特徴とする
［１］記載のＸ線撮像装置。

【００２３】［４］ 前記光電変換素子の信号出力が最
大となるような前記２次元画像読取装置と前記グリッド
との位置関係を具備することを特徴とする［３］記載の
Ｘ線撮像装置。

【００２４】［５］ 前記光電変換素子は、前記絶縁基
板側から下部電極として第１の金属薄膜層、エレクトロ
ンおよびホールの通過を阻止するアモルファス窒化シリ
コン絶縁層（ａ−ＳｉＮ_x ）、水素化アモルファスシリ
コン光電変換層（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、ホールキャリアの注
入を阻止するＮ型の注入阻止層またはエレクトロンキャ
リアの注入を阻止するＰ型の注入阻止層、上部電極とし
て透明導電層または前記注入阻止層上の一部に配置した
第２の金属薄膜層で構成することを特徴とする［１］〜
［４］のいずれかに記載のＸ線撮像装置。

【００２５】

【発明の実施の形態】

［作用］本発明に係るＸ線撮像装置は、絶縁性基板上
に、複数個の光電変換素子を２次元状に形成させた２次
元画像読取装置と、前記２次元画像読取装置上に密着し
たＸ線が照射されると可視光に変換する蛍光体と、前記
蛍光体とＸ線源との間に、特定方向からのＸ線のみを前
記蛍光体および前記２次元画像読取装置へ導出するため
に設けられたグリッド板とで構成することにより、フィ
ルムを用いずに、Ｘ線画像を得ることができ、データ処
理も容易となる。

【００２６】また、レンズを含む縮小光学系が不要のた
め、Ｘ線撮像装置全体を小型化できる作用が得られる。

【００２７】更に、蛍光体からの光が、ほとんど利用で
きるために、Ｓ／Ｎ比の高いＸ線撮像装置が提供でき
る。

【００２８】これによって、病院内において大幅な診療
の効率がアップするのは言うまでもなく、全国での診断
情報ネットワークの構築が可能となり、遠隔地にいても
都心の病院の医療が受けられるといったような医療界全
体での診断効率が上げられる。

【００２９】また、グリッドを設けているため、体内で
の散乱Ｘ線を除去するという作用が得られる。

【００３０】また、本発明のＸ線撮像装置を構成する２
次元画像読取装置において、画素となる１個の光電変換
素子が、ある一定の距離間隔（センサピッチ）でＸ方向
及びＹ方向に配置され、前記グリッド板は、Ｘ線を吸収
する物質（Ａ）とＸ線を透過する物質（Ｂ）とが一対と
なって、ある一定の距離間隔（グリッドピッチ）で前記
ＸまたはＹ方向の少なくともどちらか一方向に配置され
ており、前記光電変換素子において、その受光面のグリ
ッドピッチ方向の大きさが、グリッド板のピッチに等し
い、もしくはグリッド板のピッチのＮ倍（Ｎ：２以上の
正数）に等しくすることにより、モアレが発生せず、信
頼性の高い、高解像度のＸ線撮像装置の提供が可能とな
る。

【００３１】また、本発明の別のＸ線撮像装置を構成す
る２次元画像読取装置は、画素となる１個の光電変換素
子が、ある一定の距離間隔（センサピッチ）でＸ方向及
びＹ方向に配置され、前記グリッド板は、Ｘ線を吸収す
る物質（Ａ）とＸ線を透過する物質（Ｂ）とが一対とな
って、ある一定の距離間隔（グリッドピッチ）で前記Ｘ
またはＹ方向の少なくともどちらか一方向に配置されて
おり、前記センサピッチがグリッドピッチに等しいもし
くはグリッドピッチのＮ倍（Ｎ：２以上の正数）に等し
くすることにより、モアレの発生を阻止する作用があ
る。更に前記光電変換素子の信号出力が最大となるよう
な前記２次元画像読取装置と前記グリッドとの位置関係
を具備することにより、Ｘ線撮像装置としてのＳ／Ｎ比
が大きくなるという作用がある。

【００３２】前記光電変換素子を、前記絶縁基板側から
下部電極として第１の金属薄膜層、エレクトロンおよび
ホールの通過を阻止するアモルファス窒化シリコン絶縁
層（ａ−ＳｉＮ_x ）、水素化アモルファスシリコン光電
変換層（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、ホールキャリアの注入を阻止
するＮ型の注入阻止層またはエレクトロンキャリアの注
入を阻止するＰ型の注入阻止層、上部電極として透明導
電層または前記注入阻止層上の一部に配置した第２の金
属薄膜層で構成すれば、既存のＣＶＤ装置やスパッタ装
置等の薄膜作製装置を容易に用いることができ、Ｘ線撮
像装置の撮像部分を大面積にでき、しかも安価に作製で
きるという作用がある。そして、前記光電変換装置部と
同サイズのグリッド及びＸ線可視変換蛍光体を用いて構
成することにより、薄く小型で、Ｓ／Ｎの高いＸ線撮像
装置が提供でき、それにより得られるＸ線画像データは
ディジタル技術と容易に併用できるため、今後の医療界
全体の診断効率を大幅に向上させる作用効果をもたら
す。以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説
明する。

【００３３】［実施形態１］図１は、本発明の第１の実
施形態を示すＸ線撮像装置の全体構成図である。図１に
おいて、Ｘ線源９０１からのＸ線は、人体９０２に照射
され、肺、骨、血管、あるいは病巣といった体内物質に
応じて人体内で吸収、透過、散乱が起こり、人体内を通
過してきたＸ線が、グリッド９０３の方向へ向かう。

【００３４】図２、図３は、グリッドの断面構成を示す
図であり、グリッドは、Ｘ線を吸収する物質２００（例
えば鉛）とＸ線を透過する物質２０１（例えばアルミニ
ウム）とが交互に配列されている。グリッドを設ける理
由としては、体内で散乱されたＸ線による解像度の低下
を防ぐことにある。すなわち特定方向（グリッドの断面
方向）のＸ線のみが、Ｘ線透過物質２０１を通過しシン
チレータ（蛍光体）９０４に到達し、体内で散乱された
Ｘ線はグリッドの吸収物質２００で吸収されシンチレー
タには到達できない。

【００３５】シンチレータ９０４に照射されたＸ線は、
シンチレータ内で蛍光物質で励起（吸収）され、光電変
換素子４０１の分光感度波長領域に近い蛍光がシンチレ
ータから発せられる。

【００３６】蛍光体と密着した光電変換素子４０１は、
シンチレータ９０４からのＸ線像の対応する蛍光を光電
変換し、スイッチング素子４０２により、図１には図示
されていないが処理回路（ＡＭＰ，ＡＤ変換器等）に信
号電荷が転送される。

【００３７】ここで、蛍光体は、光電変換素子と完全に
密着している必要はなく、実質的に密着していれば良
い。「実質的な密着」とは、センサピッチに対し、充分
に小さい間隔で蛍光体を配置することである。このよう
にすれば、光は充分に利用でき、また、画像がボケると
いうことはない。

【００３８】光電変換素子４０１及びスイッチング素子
４０２は絶縁基板４００上に作り込まれており、４０
１，４０２上には素子を保護するため保護膜４０３で覆
われている。

【００３９】図２および図３は、図１で構成されるグリ
ッドの断面を示した図である。図２では、Ｘ線源が比較
的遠方に設置された場合に使用されるグリッドで、Ｘ線
吸収物質（Ｐｂ）とＸ線透過物質（Ａｌ）とが平行に配
置されているタイプである。一方、図３に示されるグリ
ッドは、その断面構成において、Ｘ線吸収物質（Ｐｂ）
とＸ線透過物質（Ａｌ）とがＸ線源９０１の方向に向け
られた構造となっており、Ｘ線源とグリッドとの距離が
比較的近い位置関係にある場合に使用され、Ｘ線撮像機
器としてスペース的に利点がある。また図３のグリッド
の場合、体内で吸収や散乱されずに直接通過したＸ線
が、そのまま直接にシンチレータに照射されるため、よ
り明るい蛍光が得られ、Ｓ／Ｎ比が有利になる。

【００４０】図４は、本発明のＸ線撮像装置における２
次元の光電変換装置部分の４画素分の光電変換素子及び
スイッチング素子を表した上面図である。図中ハッチン
グ部４０５はシンチレータからの蛍光を受光する受光面
である。４０２は光電変換素子４０１で光電変換された
信号電荷を処理回路側へ転送するスイッチング素子であ
り、４０８はそのスイッチング素子を制御するコントロ
ール線、４０９は処理回路へ結線される信号線である。
４１０は光電変換素子にバイアスを与える電源ラインで
ある。また、４２０は光電変換素子４０１とスイッチン
グ素子４０２を接続するためのコンタクトホールであ
る。

【００４１】図５は、図４内Ａ−Ｂで切断した断面図で
ある。ここで本発明における光電変換装置部の形成方法
を説明する。

【００４２】まず、絶縁基板４００上にスパッタ法や抵
抗加熱法によりクロム（Ｃｒ）を第１の金属薄膜層４２
１を約５００オングストローム蒸着し、フォトリソグラ
フィーによりパターニングし不必要なエリアをエッチン
グする。この第１の金属薄膜層４２１は光電変換素子４
０１の下部電極及びスイッチング素子４０２のゲート電
極となる。

【００４３】次に、ＣＶＤ法により、同一真空内でａ−
ＳｉＮ_x （４２５）、ａ−Ｓｉ：Ｈ（４２６）、Ｎ＋層
（４２７）をそれぞれ、２０００、５０００、５００オ
ングストロームずつ順次積層させる。これらの各層は、
光電変換素子４０１の絶縁層／光電変換半導体層／ホー
ル注入阻止層であり、そしてスイッチング素子４０２
（ＴＦＴ）のゲート絶縁膜／半導体層／オーミックコン
タクト層となる。また第１の金属薄膜層４２１と第２の
金属薄膜層４２２とのクロス部（図４の４３０）の絶縁
層としても利用される。各層の膜厚は上記厚さに限らず
光電変換装置として使用する電圧、電荷、シンチレータ
からの入射蛍光量等により最適に設計される。少なくと
も、ａ−ＳｉＮ_x は、エレクトロンとホールが通過でき
ず、また、ＴＦＴのゲート絶縁膜として十分機能できる
５００オングストローム以上が望ましい。

【００４４】各層を堆積した後、コンタクトホール（図
４の４２０参照）となるエリアをＲＩＥまたはＣＤＥ等
でドライエッチングし、その後、第２の金属薄膜層４２
２としてアルミニウム（Ａｌ）をスパッタ法や抵抗加熱
法で約１００００オングストローム堆積させる。さらに
フォトリソグラフィーによりパターニングし不必要なエ
リアをエッチングする。

【００４５】第２の金属薄膜層は光電変換素子４０１の
上部電極、スイッチングＴＦＴのソース、ドレイン電
極、その他の配線等となる。また第２の金属薄膜層４２
２の成膜と同時にコンタクトホール部で上下の金属薄膜
層が接続される。

【００４６】更に、ＴＦＴのチャネル部を形成するため
に、ソース電極、ドレイン電極間の一部をＲＩＥ法でエ
ッチングし、その後、不必要なａ−ＳｉＮ_x 層、ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ層、Ｎ＋層をＲＩＥ法でエッチングし各素子が分
離される。これで、光電変換素子４０１、スイッチング
ＴＦＴ４０２、他の配線類（４０８，４０９，４１
０）、コンタクトホール部４２０が形成される。

【００４７】図５の断面図においては２画素分のみしか
図示されていないが、多数の画素が同時に絶縁基板４０
０上に形成されることは言うまでもない。最後に、耐湿
性向上の目的として、各素子、配線類をＳｉＮ_X のパッ
シベーション膜（保護膜）４０３で被覆する。

【００４８】以上の説明の通り、光電変換素子、スイッ
チングＴＦＴ、配線類が同時に堆積された共通の第１の
金属薄膜層、ａ−ＳｉＮ_x 、ａ−Ｓｉ：Ｈ、Ｎ＋層、お
よび第２の金属薄膜層と各層のエッチングのみで形成さ
れる。また光電変換素子内に注入阻止層が１ヶ所しかな
く、かつ同一真空層内で形成される。

【００４９】ここで、本実施形態で使用している光電変
換素子４０１単体のデバイス動作について説明する。

【００５０】図６（ａ），（ｂ）はそれぞれ本実施形態
のリフレッシュモードおよび光電変換モードの動作を示
す光電変換素子のエネルギバンド図で、図５の各層の厚
さ方向の状態を表している。６０２はＣｒで形成された
下部電極（以下Ｇ電極と記す）である。６０７は電子、
ホール共に通過を阻止するＳｉＮで形成された絶縁層で
あり、その厚さはトンネル効果により電子、ホールが移
動できないほどの厚さである５００オングストローム以
上に設定される。６０４は水素化アモルファスシリコン
ａ−Ｓｉの真性半導体ｉ層で形成された光電変換半導体
層、６０５は光電変換半導体層６０４へのホールの注入
を阻止するａ−Ｓｉのｎ層の注入阻止層、６０６はＡｌ
で形成される上部電極（以下Ｄ電極と記す）である。

【００５１】本実施形態では、Ｄ電極はｎ層を完全には
覆っていないがＤ電極とｎ層との間は電子の移動が自由
に行われるためＤ電極とｎ層の電位は常に同電位であり
以下説明ではそれを前提としている。本光電変換素子に
はＤ電極、Ｇ電極の電圧の印加の仕方によりリフレッシ
ュモードと光電変換モードという２種類の動作がある。

【００５２】リフレッシュモードの図６（ａ）において
Ｄ電極はＧ電極に対して負の電位が与えられており、ｉ
層６０４中の黒丸で示されたホールは電界によりＤ電極
に導かれる。同時に白丸で示された電子はｉ層６０４に
注入される。このとき一部のホールと電子はｎ層６０
５、ｉ層６０４において再結合して消滅する。十分に長
い時間この状態が続けばｉ層６０４内のホールはｉ層６
０４から掃き出される。

【００５３】この状態から光電変換モードの図６（ｂ）
にするにはＤ電極にＧ電極に対して正の電位を与える。
するとｉ層６０４中の電子は瞬時にＤ電極に導かれる。
しかしホールはｎ層６０５が注入阻止層として働くため
ｉ層６０４に導かれることはない。この状態でｉ層６０
４内に光が入射すると、光は吸収され電子・ホール対が
発生する。この電子は電界によりＤ電極に導かれ、ホー
ルはｉ層６０４内を移動しｉ層６０４と絶縁層６０７と
の界面に達する。しかし、絶縁層６０７内には移動でき
ないため、ｉ層６０４内に留まることになる。このとき
電子はＤ電極に移動し、ホールはｉ層６０４内の絶縁層
６０７界面に移動するため、素子内の電気的中性を保つ
ため電流がＧ電極から電流が流れる。この電流は光によ
り発生した電子・ホール対に対応するため、入射した光
に比例する。ある期間光電変換モードの図６（ｂ）を保
った後、再びリフレッシュモードの図６（ａ）の状態に
なると、ｉ層６０４に留まっていたホールは前述のよう
にＤ電極に導かれ、同時にこのホールに対応した電流が
流れる。このホールの量は光電変換モード期間に入射し
た光の総量に対応する。この時ｉ層６０４内に注入され
る電子の量に対応した電流も流れるが、この量はおよそ
一定なため差し引いて検出すればよい。つまり、本実施
形態においての光電変換素子はリアルタイムに入射する
光の量を出力すると同時に、ある期間に入射した光の総
量も出力することもできる。

【００５４】しかしながら、何らかの理由により光電変
換モードの期間が長くなったり、入射する光の照度が強
い場合、光に入射があるにもかかわらず電流が流れない
ことがある。これは図６（ｃ）のように、ｉ層６０４内
にホールが多数留まり、このホールのためｉ層６０４内
の電界が小さくなり、発生した電子がＤ電極に導かれな
くなりｉ層６０４内のホールと再結合してしまうからで
ある。この状態で光の入射の状態が変化すると、電流が
不安定に流れることもあるが、再びリフレッシュモード
にすればｉ層６０４内のホールは掃き出され次の光電変
換モードでは再び光に比例した電流が得られる。

【００５５】また、前述の説明において、リフレッシュ
モードでｉ層６０４内のホールを掃き出す場合、全ての
ホールを掃き出すのが理想であるが、一部のホールを掃
き出すだけでも効果はあり、前述と等しい電流が得ら
れ、問題はない。つまり、次の光電変換モードでの検出
機会において図６の（ｃ）の状態になっていなければよ
く、リフレッシュモードでのＤ電極のＧ電極に対する電
位、リフレッシュモードの期間およびｎ層６０５の注入
阻止層の特性を決めればよい。また、さらにリフレッシ
ュモードにおいてｉ層６０４への電子の注入は必要条件
でなく、Ｄ電極のＧ電極に対する電位は負に限定される
ものでもない。ホールが多数ｉ層６０４に留まっている
場合には例えＤ電極のＧ電極に対する電位が正の電位で
あってもｉ層内の電界はホールをＤ電極に導く方向に加
わるからである。ｎ層６０５の注入阻止層の特性も同様
に電子をｉ層６０４に注入できることが必要条件ではな
い。

【００５６】次に、図７で示された光電変換素子を具体
的に２次元に拡張して構成した場合における光電変換動
作について説明する。図９は、２次元に配列した光電変
換装置を表した等価回路図であり、図１０はその動作を
示すタイミングチャートである。

【００５７】図９において、Ｓ１１〜Ｓ３３は光電変換
素子で下部電極側をＧ、上部電極側をＤで示している。
Ｔ１１〜Ｔ３３はスイッチングＴＦＴである。Ｖｓは読
み出し用電源、Ｖｒはリフレッシュ用電源であり、それ
ぞれスイッチＳＷｓ、ＳＷｒを介して全光電変換素子Ｓ
１１〜Ｓ３３のＤ電極に接続されている。スイッチＳＷ
ｓはインバータを介して、スイッチＳＷｒは直接にリフ
レッシュ制御回路ＲＦに接続されており、リフレッシュ
期間はＳＷｒがｏｎ、その他の期間はＳＷｓがｏｎする
よう制御されている。１画素は１個の光電変換素子とス
イッチングＴＦＴで構成され、その信号出力は信号配線
ＳＩＧにより検出用集積回路ＩＣに接続されている。こ
こでの光電変換装置は計９個の画素を３つのブロックに
分け１ブロックあたり３画素の出力を同時に転送しこの
信号配線ＳＩＧを通して検出用集積回路ＩＣによって順
次出力に変換され出力される（Ｖｏｕｔ）。また１ブロ
ック内の３画素を横方向に配置し、３ブロックを順に縦
に配置することにより各画素を二次元的に配置してい
る。

【００５８】次に図７と図８を用いて、本実施形態での
Ｘ線撮像装置における光電変換部１画素の動作について
説明する。図７は１画素分の光電変換素子およびスイッ
チングＴＦＴを含んだ等価回路であり、図８はその動作
を示すタイミングチャートである。まず、光電変換素子
４０１をリフレッシュするためにバイアス電源７０１を
ある電圧値（Ｖｒ）にした状態でスイッチングＴＦＴ４
０２のゲートＶｇ（７３０）およびリセット用スイッチ
ング素子７０５をＯＮする。これにより光電変換素子４
０１のＤ電極がＶｒに、Ｇ電極がリセット用電源７０７
のバイアスＶ_BTにリフレッシュされ（Ｖｒ＜Ｖ_BT）、こ
の操作以降、光電変換素子は蓄積状態（読みとりモー
ド）になる。その後、Ｘ線源９０１をＯＮし、人体とグ
リッド９０３を通過したＸ線がシンチレータ９０４に照
射され、その蛍光が光電変換素子４０１に照たり光電変
換される。光電変換素子を構成するａ−ＳｉＮ_x 絶縁
層、ａ−Ｓｉ：Ｈ光電変換半導体層は誘電体でもあるた
め、光電変換素子は容量素子としても機能する。すなわ
ち、光電変換素子で光電変換された信号電荷は光電変換
素子内に蓄積される。その後、ＴＦＴのＶｇをＯＮさ
せ、光電変換素子内の信号電荷を容量素子７１３に転送
する。容量素子７１３は特に図４上素子として形成され
ているわけではなく、ＴＦＴの上下電極間の容量や信号
線４０９とゲート線４０８のクロス部４３０等で必然的
に形成されている。もちろん、設計に応じて素子として
別途作り込んでもよい。以上の動作が、電源供給やＴＦ
Ｔのゲート制御を除いて、絶縁基板上に形成されたアモ
ルファスデバイスで行われる。その後、容量素子７１３
の信号電荷が処理回路内にスイッチング素子７２５によ
り容量７２０に転送され、オペアンプ７２１により信号
が出力される。その後、スイッチ７２２により容量７２
０が、スイッチ７０５により容量素子７１３がリセット
され、１画素分の動作が完了する。

【００５９】次に図９と図１０を用い、本実施形態のＸ
線撮像装置部分の動作について説明する。

【００６０】はじめにシフトレジスタＳＲ１およびＳＲ
２により制御配線ｇ１〜ｇ３、ｓ１〜ｓ２にＨｉが印加
される。すると転送用スイッチングＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ
３３とスイッチＭ１〜Ｍ３が導通し、全光電変換素子Ｓ
１１〜Ｓ３３のＧ電極はＧＮＤ電位になる（積分検出器
Ａｍｐの入力端子はＧＮＤ電位に設計されているた
め）。同時にリフレッシュ制御回路ＲＦがＨｉを出力し
スイッチＳＷｒがｏｎし全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３
のＤ電極はリフレッシュ用電源Ｖｒにより正電位にな
る。すると全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３はリフレッシ
ュモードになりリフレッシュされる。つぎにリフレッシ
ュ制御回路ＲＦがＬｏを出力しスイッチＳＷｓがｏｎし
全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＤ電極は読み取り用電
源Ｖｓにより正電位になる。すると全光電変換素子Ｓ１
１〜Ｓ３３は光電変換モードになる。この状態でシフト
レジスタＳＲ１およびＳＲ２により制御配線ｇ１〜ｇ
３、ｓ１〜ｓ２にＬｏが印加される。すると転送用スイ
ッチングＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ３３のスイッチＭ１〜Ｍ３
がｏｆｆし、全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ３３のＧ電極は
ＤＣ的にはオープンになるが各光電変換素子はコンデン
サでもあるため電位は保持される。しかしこの時点では
Ｘ線は入射されていないため全光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ
３３には光は入射されず光電流は流れない。この状態で
Ｘ線がパルス的に出射され人体、シンチレータ等を通過
しシンチレータからの蛍光がそれぞれの光電変換素子Ｓ
１１〜Ｓ３３に入射する。この光は人体等の内部構造の
情報が含まれている。この光により流れた光電流は電荷
としてそれぞれの光電変換素子内に蓄積されＸ線の入射
終了後も保持される。つぎにシフトレジスタＳＲ１によ
り制御配線ｇ１にＨｉに制御パルスが印加され、シフト
レジスタＳＲ２の制御配線ｓ１〜ｓ３への制御パルス印
加によって転送用ＴＦＴ・Ｔ１１〜Ｔ１３、スイッチＭ
１〜Ｍ３を通してｖ１〜ｖ３が順次出力される。同様に
シフトレジスタＳＲ１，ＳＲ２の制御により他の光信号
も順次出力される。これにより人体等の内部構造の二次
元情報がｖ１〜ｖ９として得られる。静止画像を得る場
合はここまでの動作であるが動画像を得る場合はここま
での動作を繰り返す。

【００６１】本実施形態では光電変換素子のＤ電極が共
通に接続され、この共通の配線をスイッチＳＷｒとスイ
ッチＳＷｓを介してリフレッシュ用電源Ｖｒと読み取り
用電源Ｖｓの電位に制御しているため、全光電変換素子
を同時にリフレッシュモードと光電変換モードとに切り
換えることができる。このため複雑な制御なくして１画
素あたり１個のＴＦＴで光出力を得ることができる。

【００６２】図９においては９個の画素を３×３に二次
元配置し３画素ずつ同時に、３回に分割して転送・出力
したがこれに限らず、例えば縦横１ｍｍあたり５×５個
の画素を２０００×２０００個の画素として二次元的に
配置すれば４０ｃｍ×４０ｃｍのＸ線検出器が得られ
る。これをＸ線フィルムの代わりにＸ線発生器と組み合
わせＸ線レントゲン装置を構成すれば胸部レントゲン検
診や乳ガン検診に使用できる。そうすることによりフィ
ルムと異なり瞬時にその出力をＣＲＴで映し出すことが
可能で、さらに出力をディジタルに変換しコンピュータ
で画像処理して目的に合わせた出力に変換することも可
能である。また光磁気ディスクに保管もでき、過去の画
像を瞬時に検索することもできる。また感度もフィルム
より良く人体に影響の少ない微弱なＸ線で鮮明な画像を
得ることもできる。

【００６３】図１１、図１２に２０００×２０００個の
画素を持つ検出器の実装を示す概念図を示す。２０００
×２０００個の検出器を構成する場合図９で示した破線
内の素子を縦・横に数を増せばよいが、この場合制御配
線もｇ１〜ｇ２０００と２０００本になり信号配線ＳＩ
Ｇもｓｉｇ１〜ｓｉｇ２０００と２０００本になる。ま
たシフトレジスタＳＲ１や検出用集積回路ＩＣも２００
０本の制御・処理をしなければならず大規模となる。こ
れをそれぞれ１チップの素子で行なうことは１チップが
非常に大きくなり製造時の歩留りや価格等で不利であ
る。そこで、シフトレジスタＳＲ１は例えば１００段ご
と１個のチップに形成し、２０個（ＳＲ１−１〜ＳＲ１
−２０）を使用すればよい。また検出用集積回路も１０
０個の処理回路ごと１個のチップに形成し、２０個（Ｉ
Ｃ１〜ＩＣ２０）を使用する。

【００６４】図１１は左側（Ｌ）に２０チップ（ＳＲ１
−１〜ＳＲ１−２０）と下側（Ｄ）に２０チップ実装
し、１チップあたり１００本の制御配線、信号配線をお
のおのワイヤーボンディングでチップと接線している。
図１１中破線部は図９の破線部に相当する。また外部へ
の接続は省略している。また、ＳＷｒ，ＳＷｓ，Ｖｒ，
Ｖｓ，ＲＦ等も省略している。検出用集積回路ＩＣ１〜
ＩＣ２０からは２０本の出力（Ｖｏｕｔ）があるが、こ
れらはスイッチ等を介して１本にまとめたり、２０本を
そのまま出力し並列処理すればよい。

【００６５】図１２には、別の実施形態を示す。左側
（Ｌ）に１０チップ（ＳＲ１−１〜ＳＲ１−１０）、右
側（Ｒ）に１０チップ（ＳＲ１−１１〜ＳＲ１−２０）
と上側に１０チップ（ＩＣ１〜１０）、下側（Ｄ）に１
０チップ（ＩＣ１１〜２０）を実装している。この構成
は上・下・左・右側（Ｕ，Ｄ，Ｌ，Ｒ）にそれぞれ各配
線を１０００本ずつに振り分けているため、各辺の配線
の密度が小さくなり、また各辺のワイヤーボンディング
の密度も小さく、歩留りが向上する。配線の振り分けは
左側（Ｌ）にｇ１，ｇ３，ｇ５，…，ｇ１９９９、右側
（Ｒ）にｇ２，ｇ４，ｇ６，…，ｇ２０００とし、つま
り奇数番目の制御線を左側（Ｌ）、偶数番目の制御線を
右側（Ｒ）に振り分ける。こうすると各配線は等間隔に
引き出され配線されるので密度の集中なく歩留りが向上
する。また、上側（Ｕ）下側（Ｄ）への配線も同様に振
り分ければよい。

【００６６】また、図示していないが、別の実施形態と
して配線の振り分けは左側（Ｌ）にｇ１〜ｇ１００，ｇ
２０１〜ｇ３００，…，ｇ１８０１〜ｇ１９００、右側
（Ｒ）にｇ１０１〜ｇ２００，ｇ３０１〜ｇ４００，
…，ｇ１９０１〜ｇ２０００を振り分け、つまり、１チ
ップごと連続な制御線を振り分け、これを左・右（Ｌ，
Ｒ）交互に振り分ける。こうすると、１チップ内は連続
に制御でき、駆動タイミングが楽で回路を複雑にしなく
てよく安価なものが使用できる。上側（Ｕ）、下側
（Ｄ）についても同様で、連続な処理が可能で安価な回
路が使用できる。

【００６７】また図１１、図１２共に１枚の基板上に破
線部の回路を形成した後、その基板上にチップを実装し
てもよいし、別の大きな基板上に破線部の回路基板とチ
ップを実装してもよい。また、チップをフレキシブル基
板上に実装して破線部の回路基板に張り付け接線しても
よい。

【００６８】またこのような非常に多くの画素をもつ大
面積の光電変換装置は従来の光センサを用いた複雑な工
程では不可能であったが、本発明の光電変換装置の工程
は各素子を共通な膜で同時に形成しているため工程数が
少なく、簡易的な工程で済むため高歩留まりが可能で低
コストで大面積・高性能の光電変換装置の生産を可能と
している。

【００６９】以上の説明から明らかなように、本発明に
係わる光電変換素子は本実施形態で示したものに限定す
るものではない。つまり第一の電極層、ホールおよび電
子の移動を阻止する絶縁層、光電変換半導体層、第二の
電極層があり、第二の電極層と光電変換半導体層の間に
光電変換半導体層へのホールの注入を阻止する注入阻止
層があればよい。

【００７０】また、以上の説明において、ホールと電子
を逆にし構成してもよい。例えば注入阻止層はｐ層でも
よい。この場合、電圧や電界の印加を逆にし、他の構成
部を構成すれば同様の動作となる。さらに光電変換半導
体層は光が入射して電子、ホール対を発生する光電変換
機能をもっていればよい。層構成も一層でなく多層で構
成していてもよく、また連続的に特性が変化していても
よい。

【００７１】同様にＴＦＴにおいてもゲート電極、ゲー
ト絶縁膜、チャネル形成が可能な半導体層、オーミック
コンタクト層、主電極があればよい。たとえばオーミッ
クコンタクト層はｐ層でもよく、この場合ゲート電極の
制御の電圧を逆にしてホールをキャリアとして使用すれ
ばよい。

【００７２】［実施形態２］図１３は本発明の第２の実
施形態を示すＸ線撮像装置の断面構成図であり、上か
ら、Ｘ線を吸収する物質２００とＸ線を透過する物質２
０１から成るグリッド９０３、Ｘ線を可視光に変換する
蛍光体９０４、そして光電変換素子４０１やスイッチン
グ素子４０２やそれらを保護する保護層４０３等が成膜
された絶縁基板４００で構成されている。光電変換素子
４０１やスイッチング素子４０２の層構成は図５と全く
同じであり、各層の番号も図５と同様である。ただし、
図１３における光電変換装置部分（４０１，４０２，他
の配線類）は、図５のような幾何学的に連続した２ビッ
ト（隣り合った２ビット）を表しているのではなく、任
意に選ばれた２ビットが示している。この２ビットを図
１３に明記しているように、以後の説明ではセンサＡと
センサＢとする。これらのセンサの受光エリアは図１３
で示されているように“Ｓ”で示されている。また、Ｘ
線を吸収する物質２００とＸ線を透過する物質２０１の
大きさをそれぞれ、“Ａ”、“Ｔ”とし、“Ａ”と
“Ｔ”の和“Ａ＋Ｔ”をグリッドのピッチとする。そし
て、ここではそれぞれの大きさ（“Ｓ”、“Ａ”、
“Ｔ”）をグリッドピッチの（１次元）方向（図１３内
で示されるＸ方向）でのみ考えることとする。

【００７３】図１３における特徴は、センサの受光エリ
アの大きさ“Ｓ”がグリッドのピッチ（“Ａ＋Ｔ”）に
等しくなっていることである。センサＡ（図１３左側の
センサ）は、その受光エリアに対するグリッドの位相が
揃っており、“Ｓ”＝“Ａ＋Ｂ”の関係が理解される。
センサＡでは、Ｘ線を透過する物質領域２０１を一つ分
だけ透過したＸ線が、蛍光体９０４で可視光に変化さ
れ、その光量分だけセンサＡで光電変換されることにな
る。一方センサＢでは、図１３に示されるように、受光
エリアに対する、グリッドの位相関係がセンサＡと同じ
になるとは限らない。これは、センサ（光電変換素子）
のピッチ（“Ｓ_P ”とする）がグリッドのピッチと同じ
ピッチにしていないことによる。

【００７４】通常、グリッドピッチとセンサピッチとが
異なる場合、均一な光が照射されたとしても、空間的な
位相の違いから出力の分布が発生し、画像上に周期的な
濃淡を引き起こす。一般的に、この現象は、モアレと称
される。モアレを生じた場合、Ｘ線撮像装置としての画
像の品位は大きく低下することになる。

【００７５】しかしながら、センサＢの受光エリア
“Ｓ”はグリッドのピッチ“Ａ＋Ｔ”と等しいため、セ
ンサＢで光電変換される光量は、Ｘ線透過物質領域２０
１一つ分だけ通過したＸ線による蛍光量に等しい（セン
サＢ上において“Ｓ”＝“Ｔ＋Ａ１＋Ａ２”）。

【００７６】すなわち、光電変換素子の受光エリア
“Ｓ”とグリッドのピッチ“Ｔ＋Ａ”を等しくすること
により、光電変換素子上のグリッド（２００と２０１）
の位相関係に全く依存せず、どの光電変換素子も等しい
光電変換出力が得られる。

【００７７】図１６は、光電変換素子の受光エリア
“Ｓ”が、グリッドのピッチ“Ｔ＋Ａ”の２倍に等しい
（“Ｓ”＝“Ｔ＋Ａ”＊２）場合を示した図である。セ
ンサＡ、センサＢともに（どの位置に配置されたセンサ
においても）、グリッド内Ｘ線透過物質領域２０１二つ
分を通過したＸ線による蛍光が光電変換され、受光面
“Ｓ”に対するグリッドの位相関係に依存しない光電変
換出力が得られ、その効果は、図１３で示されるものと
同じである。更に、図示してはいないが、“Ｓ”＝“Ｔ
＋Ａ”＊Ｎ（Ｎ：３以上の整数）でも同じであることは
自明である。

【００７８】図１３、図１６では、本発明の実施例をＸ
線撮像装置の断面構成図を例にとり、グリッドのピッチ
を１次元方向だけに限り説明してきた。言い換えれば、
図２に示されるグリッドを用いた例であり、この場合の
発明の効果は、言うまでもなく１次元領域に限るもので
ある。しかしながら、本発明は２次元のＸ線撮像装置に
係るものであるからにして当然のことながら２次元領域
にわたりＸ線吸収物質２００とＸ線透過物質２０１を配
列させた市松模様的なグリッドを用い、そのＸ方向、Ｙ
方向のグリッドのピッチ（“Ｔ_X ＋Ａ_X ”，“Ｔ_Y ＋Ａ
_Y ”）をそれぞれの方向に対応する光電変換素子の受光
面の大きさ（Ｓ_X ，Ｓ_Y ）の正の整数倍にする、すなわ
ち、 “Ｓ_X ”＝“Ｔ_X ＋Ａ_X ”＊Ｎ_X （Ｎ_X ：正の整数） “Ｓ_Y ”＝“Ｔ_Y ＋Ａ_Y ”＊Ｎ_Y （Ｎ_Y ：正の整数） とすることにより、Ｘ，Ｙ両方向に対し発明の効果が期
待されることは言うまでもない。

【００７９】図１７に、そのようなＸ線撮像装置の概略
的な斜視図を示しておく（光電変換素子部は省略）。

【００８０】［実施形態３］図１４，図１５は、本発明
の第３の実施形態を示すＸ線撮像装置の断面構成図であ
る。図１３と同一構成部材については、図１３の部材と
同じ符号を記してある。

【００８１】図１５において、センサＡとセンサＢは、
同一の光電変換素子であり、センサピッチ“Ｓｐ”に対
してグリッド（２００，２０１）のピッチが等しく、そ
れらの位相関係が異なった場合の例を示してある。図１
５から判るようにセンサ受光面がグリッドを構成するＸ
線吸収物質２００の影部に配置されているため、センサ
の光量として最大限には利用されない。しかしながら、
グリッドピッチとセンサピッチが等しいため絶対にモア
レが発生しない。またグリッドを用いているため人体内
での散乱Ｘ線を除去できるという長所はもちろん有して
いる。つまり、Ｘ線画像上に被写体に存在しない濃淡や
縞模様が現れることがなく極めて良好な画質を得ること
ができる。

【００８２】図１４では、グリッドピッチ（“Ｔ＋
Ａ”）とセンサピッチ（“Ｓｐ”）が等しく、かつそれ
らの空間的位相関係が、グリッドを構成するＸ線透過物
質２０１の真下にセンサＡとセンサＢの受光面が配置さ
れるようになっている。このような位置関係にすること
により、センサの受光面で受光される光量は最大とな
る。すなわち、Ｘ線撮像装置としてのシグナル出力を最
大にすることができ、Ｓ／Ｎを大きくとることが可能と
なる。つまり、図１５で示される装置よりも、更に高画
質を得るＸ線撮像装置の提供が可能となる。

【００８３】また、図１４及び図１５では、センサピッ
チ（“Ｓｐ”）とグリッドピッチ（“Ｔ＋Ａ”）を等し
くした場合のＸ線撮像装置の断面構成例を用い１次元方
向に限って説明してきたが、実施形態２の図１７におい
ても説明したように、何も１次元に限定されるものでは
ない。すなわち、２次元領域にわたり、Ｘ線吸収物質２
００とＸ線透過物質２０１を配列させた市松模様状のグ
リッド（図１７）を用いて、そのＸ方向、Ｙ方向のグリ
ッドピッチ（“Ｔｘ＋Ａｘ”，“Ｔｙ＋Ａｙ”）をそれ
ぞれの方向に対応する光電変換素子のピッチ（“Ｓｐ
ｘ”，“Ｓｐｙ”）と等しくする、すなわち “Ｓｐｘ”＝“Ｔｘ＋Ａｘ” “Ｓｐｙ”＝“Ｔｙ＋Ａｙ” とし、空間的な位相関係を、図１４に示す様にセンサ受
光面での光量を最大となるように配置し、同様にそれを
２次元に施すことにより、Ｘ，Ｙ両方向に対してその効
果が現れる。

【００８４】更に、 “Ｓｐｘ”＝“Ｔｘ＋Ａｘ”＊Ｎｘ（Ｎｘ：正の整数） “Ｓｐｙ”＝“Ｔｙ＋Ａｙ”＊Ｎｙ（Ｎｙ：正の整数） と拡張しても、その効果が同じであることは自明であ
る。

【００８５】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、２次元画像読取装置とＸ線可視変換蛍光体を実質上
密着させた構成をとることにより、レンズを含む縮小光
学系が不要なためＸ線撮像装置を大幅に小型にすること
ができ、かつＸ線可視変換蛍光体からの蛍光を光電変換
素子上で有効に利用できるためＳ／Ｎの高い装置の提供
が可能となる。またグリッドを具備することにより、体
内での散乱Ｘ線による成分を除去することができ、解像
度の高い良質のＸ線画像が得られる。そして、フィルム
を用いていないため、光電変換素子からの出力すなわち
Ｘ線画像データはディジタル値として扱うことができ、
汎用のハード、ソフトを用いればデータ処理も高速かつ
容易に行える。

【００８６】そして、光電変換素子の受光面の大きさ
が、グリッドのピッチ方向において、グリッドピッチに
等しい、もしくはグリッドピッチのＮ倍（Ｎ：２以上の
正数）に等しくすることにより、２次元画像読取装置と
グリッドとの位置関係に依存することなく、空間的位相
のずれによるモアレの発生が完全になくなり、画質の良
いＸ線撮像装置を提供することができる。しかも、２次
元画像読取装置とグリッドの位置関係が自由であれば、
特に製造上微妙な位置調整を行う必要もなく製造コスト
を下げることもできる。加えて、Ｘ線撮像装置を搭載し
た検診バスのような振動の多い環境下においても耐用で
きるといった信頼性の高い装置として提供が可能とな
る。

【００８７】また、光電変換素子の配列のピッチを、グ
リッドピッチのＮ倍（Ｎ：１以上の整数）に等しくし、
その場合、光電変換素子の信号出力を最大となるように
光電変換素子とグリッドの位置関係を合わせることによ
り、Ｘ線撮像装置としてのＳ／Ｎを高くすることができ
診断の精度が向上する。

【００８８】前記光電変換素子を、前記絶縁基板側から
下部電極として第１の金属薄膜層、エレクトロンおよび
ホールの通過を阻止するアモルファス窒化シリコン絶縁
層（ａ−ＳｉＮ_x ）、水素化アモルファスシリコン光電
変換層（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、ホールキャリアの注入を阻止
するＮ型の注入阻止層またはエレクトロンキャリアの注
入を阻止するＰ型の注入阻止層、上部電極として透明導
電層または前記注入阻止層上の一部に配置した第２の金
属薄膜層で構成すれば、既存のＣＶＤ装置やスパッタ装
置等の薄膜作製装置を用いることができ、大面積のＸ線
撮像装置の提供が可能となる。

【００８９】本発明によれば、病院内において従来にな
い大幅な診療効率アップが図れることは言うまでもな
く、全国の診断情報ネットワークの構築が可能となり医
療界全体の診断の効率が上げられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すＸ線撮像装置の全
体構成図

【図２】グリッドの断面図（Ｘ線源が比較的遠い場合）

【図３】グリッドの断面図（Ｘ線源が比較的近い場合）

【図４】Ｘ線撮像装置内の光電変換装置部分の上面図
（４ビット分）

【図５】Ｘ線撮像装置内の光電変換装置部分の断面図
（図４内Ａ−Ｂ断面）

【図６】光電変換素子のデバイス動作を示すバンド図 （ａ）リフレッシュモード （ｂ）光電変換モード （ｃ）光電変換モードでの飽和状態

【図７】本発明のＸ線撮像装置における光電変換部の等
価回路図（１画素分）

【図８】図７の等価回路の動作を示すタイミングチャー
ト

【図９】本発明のＸ線撮像装置における光電変換部の等
価回路図（９画素分）

【図１０】図９の等価回路の動作を示すタイミングチャ
ート

【図１１】２０００＊２０００画素を有するＸ線検出器
の実装概念図

【図１２】２０００＊２０００画素を有するＸ線検出器
の実装概念図（他の例）

【図１３】本発明の第２の実施例を示すＸ線撮像装置の
断面図（“Ｓ”＝“Ｔ＋Ａ”の場合）

【図１４】本発明の第３の実施形態を示すＸ線撮像装置
の断面図

【図１５】本発明の第３の実施形態を示すＸ線撮像装置
の断面図

【図１６】本発明の第２の実施例を示すＸ線撮像装置の
断面図（“Ｓ”＝“Ｔ＋Ａ”＊２倍の場合）

【図１７】本発明の第２の実施例を示すＸ線撮像装置の
概略的な斜視図

【図１８】Ｘ線撮像装置の従来例を示す全体構成図（フ
ィルム方式）

【符号の説明】

２００ Ｘ線吸収物質（例えば鉛） ２０１ Ｘ線透過物質（例えばアルミ） ４００ 絶縁基板 ４０１ 光電変換素子 ４０２ スイッチング素子 ４０３ 保護膜 ４２１ 第１の金属薄膜層 ４２２ 第２の金属薄膜層 ４２５ ａ−ＳｉＮ_x ４２６ ａ−Ｓｉ：Ｈ ４２７ Ｎ＋層 ４０８ スイッチング素子４０２のゲートコントロー
ル線 ４０９ スイッチング素子４０２からの信号線 ４１０ 光電変換素子４０１にバイアスを与えるバイ
アス線 ４０５ 光電変換素子４０１の受光面 ４２０ コンタクトホール ４３０ 第１の金属薄膜層４２１と第２の金属薄膜層
４２２とのクロス部 ６０２ バンド図における光電変換素子の下部電極
（Ｇ） ６０６ バンド図における光電変換素子の上部電極
（Ｄ） ６０４ バンド図における光電変換素子のｉ層（ａ−
Ｓｉ：Ｈ） ６０５ バンド図における光電変換素子のＮ層 ６０７ バンド図における光電変換素子の絶縁層（ａ
−ＳｉＮ_x ） ７０１ バイアス電源（Ｖｒ） ７３０ ＴＦＴ４０２のゲート端子 ７０５，７２２ リセット用スイッチ素子 ７０７ リセット用電源（Ｖ_BT） ７１３ 容量素子 ７２０ 処理回路（ＩＣ）内の容量 ７２５ 処理回路内のスイッチング素子 ７２４ オペアンプ ９０１ Ｘ線源 ９０２ 人体（患者） ９０３ グリッド ９０４ シンチレータ（Ｘ線−可視変換蛍光体） Ｓ１１〜Ｓ３３ 光電変換素子 Ｔ１１〜Ｔ３３ スイッチング素子 Ｖｓ 読み出し電源 Ｖｒ リフレッシュ電源 ＳＷｓ Ｖｓ電源切り替えスイッチ ＳＷｒ Ｖｒ電源切り替えスイッチ ＲＦ リフレッシュ制御回路 ｇ１〜ｇ２０００ ＴＥＴの制御配線 ｓｉｇ１〜ｓｉｇ２０００ 信号配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 慎市 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 田代 和昭 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 亀島 登志男 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性基板上に、複数個の光電変換素子
   を２次元状に形成した２次元画像読取装置と、 前記２次元画像読取装置上に実質的に密着して形成され
   た、Ｘ線が照射されると可視光に変換する蛍光体と、 前記蛍光体とＸ線源との間に形成された、特定方向から
   のＸ線のみを前記蛍光体および前記２次元画像読取装置
   へ導出するグリッド板と、を有して構成されたことを特
   徴とするＸ線撮像装置。
2. 【請求項２】 前記２次元画像読取装置は、画素となる
   １個の光電変換素子が、ある一定のセンサピッチでＸ方
   向及びＹ方向に配置され、 前記グリッド板は、Ｘ線を吸収する物質とＸ線を透過す
   る物質とが一対となって、ある一定のグリッドピッチで
   前記ＸまたはＹ方向の少なくともどちらか一方向に配置
   されており、 前記光電変換素子の受光面の前記グリッドピッチ方向の
   大きさが、前記グリッド板のピッチに等しいか、もしく
   は前記グリッド板のピッチのＮ倍（Ｎ：２以上の正数）
   に等しいことを特徴とする請求項１記載のＸ線撮像装
   置。
3. 【請求項３】 前記２次元画像読取装置は、画素となる
   １個の光電変換素子が、ある一定の距離間隔（センサピ
   ッチ）でＸ方向及びＹ方向に配置され、前記グリッド板
   は、Ｘ線を吸収する物質（Ａ）とＸ線を透過する物質
   （Ｂ）とが一対になって、ある一定の距離間隔（グリッ
   ドピッチ）で前記ＸまたはＹ方向の少なくともどちらか
   一方向に配置されており、前記センサピッチが前記グリ
   ッドピッチに等しいもしくは前記グリッドピッチのＮ倍
   （Ｎ：２以上の正数）に等しいことを特徴とする請求項
   １記載のＸ線撮像装置。
4. 【請求項４】 前記光電変換素子の信号出力が最大とな
   るような前記２次元画像読取装置と前記グリッドとの位
   置関係を具備することを特徴とする請求項３記載のＸ線
   撮像装置。
5. 【請求項５】 前記光電変換素子は、前記絶縁基板側か
   ら下部電極として第１の金属薄膜層、エレクトロンおよ
   びホールの通過を阻止するアモルファス窒化シリコン絶
   縁層（ａ−ＳｉＮ_x ）、水素化アモルファスシリコン光
   電変換層（ａ−Ｓｉ：Ｈ）、ホールキャリアの注入を阻
   止するＮ型の注入阻止層またはエレクトロンキャリアの
   注入を阻止するＰ型の注入阻止層、上部電極として透明
   導電層または前記注入阻止層上の一部に配置した第２の
   金属薄膜層で構成することを特徴とする請求項１〜４の
   いずれかに記載のＸ線撮像装置。