JP4383899B2

JP4383899B2 - 放射線撮像装置及び放射線撮像システム

Info

Publication number: JP4383899B2
Application number: JP2004007035A
Authority: JP
Inventors: 孝昌石井; 修辻井; 達也山崎; 明平井; 敏和田村; 秀樹野中; 正和森下
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-01-14
Also published as: JP2004251892A

Description

本発明は、医療用画像診断装置、非破壊検査装置、放射線を用いた分析装置等に好適な放射線撮像装置及び放射線撮像システムに関する。なお、本明細書では、α線、β線、γ線等の他に、可視光線、Ｘ線等の電磁波も、放射線に含まれるものとする。

被写体に放射線を照射し、被写体を透過した放射線の強度分布を検出して被写体の放射線画像を得る方法として最近では、微小な光電変換素子（photoelectric conversion device）、スイッチング素子等からなる画素を格子状に配列した光電変換装置を使用し、デジタル画像を取得する技術が開発されている。これらの放射線撮像装置では、取得した画像データを即時に表示することが可能である。

従来の放射線撮像装置において、放射線撮像装置に到達する放射線量が低領域になると、到達情報量の低下による量子ノイズや、装置が有するシステムノイズの影響が大きくなり、画像のＳ／Ｎ比が悪化する。このため、取得画像の必要最低限の品質を確保するために、最小限の到達放射線量を得る目的で、フォトタイマ等とよばれるＸ線自動露出制御（Automatic Exposure Control：ＡＥＣ）回路が使用されている。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＡＥＣ回路で使用する放射線検出素子のＡＥＣ用放射線検出領域５は、例えば胸部撮影及び腹部撮影のいずれでも使用可能なように、２〜３箇所とされている。

このとき、上記放射線撮像装置の撮像素子として固体光検出素子を用いたフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ）の場合は、特許文献１（米国特許第５５８５６３８号明細書）に開示されているように、ＦＰＤの前面にＦＰＤとは別体の放射線検出素子を配置して、ＡＥＣ回路を動作させている。

しかしながら、別途ＡＥＣ制御用センサを設け、入射する放射線量を調整（ＡＥＣ制御）する場合、このセンサの配置が問題となる。つまり、ＦＰＤの前面にＡＥＣ制御用センサを、画像撮像用センサによる撮像に支障のないように配置するためには、ＡＥＣ制御用センサによる放射線の減衰を非常に小さなものとする必要となる。このため、装置全体のコスト上昇が引き起こされる。また、全く減衰の無いセンサは存在しないため、その分の撮像画像の画質低下は避けられない。

米国特許第５５８５６３８号明細書

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、検出前での放射線の減衰を抑制しながら、入射する放射線量を自動調整することができる放射線撮像装置及び放射線撮像システムを提供することを目的とする。

本願発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

本願発明者等は、装置の小型化及び簡素化の要求や、低コスト化の要求、また製造技術の向上からＦＰＤ内部にＡＥＣ用放射線検出素子を配置することを可能とした。但し、この場合、ＡＥＣ用放射線検出素子は、画像撮像用放射線検出画素の動作の妨げにならないよう配置することが望まれる。具体的には、ＦＰＤを構成する絶縁基板からテープキャリアパッケージ（ＴＣＰ：Tape Carrier Package）等のプリント配線基板を介して信号が読み出される部分の構成を最適化することが望まれる。ここで、画像撮像用放射線検出画素の動作の妨げとは、ＦＰＤ内にＡＥＣ用放射線検出画素が配置された結果、その付近の画像撮像用放射線検出画素の配線パターンが他の部分と相違するため、配線容量が増加してノイズが増加したり、画像撮像用放射線検出画素の著しい開口率の低下によって画質が低下したりすること等をいう。

本発明に係る放射線撮像装置は、基板上に行方向及び列方向に配置された複数の画素領域と、前記複数の画素領域に接続された複数のプリント配線基板と、前記複数の画素領域から前記複数のプリント配線基板を介して電気信号を読み出す読み出し部と、前記複数の画素領域の露出を制御する露出制御部と、を有し、前記複数の画素領域は、撮像するための複数の第１の画素領域と、撮像するとともに露出制御用の出力値を取得するための複数の第２の画素領域と、を有し、前記第１の画素領域は、撮像するための複数の第１の画素を有し、複数の前記第１の画素はそれぞれ、放射線を電気信号に変換する第１の半導体変換素子と、前記第１の半導体変換素子により変換された電気信号を出力するスイッチ素子と、を有し、前記第２の画素領域は、撮像するための複数の第２の画素と、複数の前記第２の画素の間に集合して配置された露出制御用の出力値を取得するための複数の第３の画素と、を有し、複数の前記第２の画素はそれぞれ、放射線を電気信号に変換する第２の半導体変換素子と、前記第２の半導体変換素子により変換された電気信号を出力するスイッチ素子と、を有し、複数の前記第３の画素はそれぞれ、放射線を電気信号に変換する第３の半導体変換素子と、有し、前記複数のプリント配線基板は、それぞれ予備配線を備えた複数の第１のプリント配線基板と複数の第２のプリント配線基板とを有し、前記第１のプリント配線の予備配線は前記第３の画素と前記露出制御部とを接続せず、前記第２のプリント配線の予備配線は前記第３の画素と前記露出制御部とを接続することを特徴とする。

本発明においては、第３の半導体変換素子を介して検出された放射線量に基づいてＡＥＣ制御を行うことが可能である。このとき、第３の半導体変換素子が第２の半導体変換素子と同一の第２の画素領域に配置されているので、第３の半導体変換素子による放射線の減衰は生じない。また、第３の半導体変換素子は一部の画素領域内に設けられ、プリント配線基板単位で配置されているので、第３の半導体変換素子は第１及び第２の半導体変換素子の動作の妨げにならない。

本発明によれば、画素領域内に第３の半導体変換素子が配置されているため、第３の半導体素子による放射線の減衰を抑制することができ、また、第３の半導体変換素子は第１及び第２の半導体変換素子の動作の妨げにならない。

以下、本発明の好適な実施形態に係る放射線撮像装置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の好適な第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の好適な第１の実施形態に係る放射線撮像装置のレイアウトを示す模式図である。

本実施形態においては、絶縁基板１上に、ｍ列ｎ行の撮像用放射線検出画素がマトリクス状に配置されている。１つの撮像用放射線検出画素には、放射線を電気信号に変換するための変換部が設けられている。この変換部は、ＭＩＳ型光電変換素子（第１の半導体変換素子）と読出用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（スイッチ素子）とから構成されている。ｍ列の撮像用放射線検出画素は、例えば９個の群に区分けされており、この群ごとに、読出用ＴＣＰａ１乃至ａ９のいずれかに接続されている。また、ｎ行の撮像用放射線検出画素は、例えば８個の群に区分けされており、この群ごとに、駆動用ＴＣＰｄ１乃至ｄ８のいずれかに接続されている。なお、読出用ＴＣＰａ１乃至ａ９及び駆動用ＴＣＰｄ１乃至ｄ９は、配線が形成されたテープ上に半導体チップがＴＡＢ（Tape Automated Bonding）により実装されて構成されている。そして、読出用ＴＣＰａ１乃至ａ９は読み出し装置２に接続され、駆動用ＴＣＰｄ１乃至ｄ８はゲート駆動装置３に接続されている。

上述のように、ｍ列の撮像用放射線検出画素が９個の群に区分けされ、ｎ行の撮像用放射線検出画素が８個の群に区分けされている場合、これらの区分に応じて、ｍ行ｎ列の撮像用放射線検出画素は７２個の画素領域４に区分けされ、１つの画素領域４に属する撮像用放射線検出画素は、互いに同一の読出用ＴＣＰ及び駆動用ＴＣＰに接続されている。

更に、本実施形態においては、上記の７２個の画素領域４のうちの３個に、複数のＡＥＣ用放射線検出画素が配置されており、読出用ＴＣＰａ３、ａ５及びａ７が特定プリント配線基板となっている。ＡＥＣ用放射線検出画素には、ＴＦＴ型センサ（第２の半導体変換素子）が設けられている。本願明細書では、画素領域４のうちで、このようなＡＥＣ用放射線検出画素が設けられたものをＡＥＣ用放射線検出領域５という。

次に、ＡＥＣ用放射線検出領域５の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係る放射線撮像装置におけるＡＥＣ用放射線検出領域５の回路構成を示す等価回路図であり、図３は、ＡＥＣ用放射線検出領域５のレイアウトを示す模式図である。

１個のＡＥＣ用放射線検出領域５に、例えば４行４列（１６個）の撮像用放射線検出画素が配置されている。図２及び図３中の上から第ａ行、第ｂ列の撮像用放射線検出画素には、光電変換素子Ｍｂａ及び薄膜トランジスタＴｂａが設けられている（ａ、ｂ＝１、２、３、４）。また、第３列目の撮像用放射線検出画素と第４列目の撮像用放射線検出画素との間には、１列４行（４個）のＡＥＣ用放射線検出画素が列をなして配置されている。図２及び図３中の上から第ａ行目のＡＥＣ用放射線検出画素には、ＴＦＴ型センサＭＡ３ａが設けられている。

また、第ｂ列に配置された４個のＭＩＳ型光電変換素子は共通のバイアス線Ｖｓｂに接続されており、読み出し装置２から一定バイアスが印加されている。第ａ行に配置された４個の読出用ＴＦＴのゲート電極は、共通のゲート線Ｖｇａに接続されており、ゲート駆動装置３によりゲートのＯＮ／ＯＦＦが制御される。更に、第ｂ列に配置された４個の読出用ＴＦＴのソース電極又はドレイン電極は、共通の信号線Ｓｉｇｂに接続されている。信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４は、読み出し装置２に接続されている。

次に、読出用ＴＣＰ及び駆動用ＴＣＰと画素内の電極との接続関係について説明する。図４は、読出用ＴＣＰａとＡＥＣ用放射線検出領域５との接続関係を示す模式図である。なお、図２及び図３には、撮像用放射線検出画素が４列配置され、ＡＥＣ用放射線検出画素が１列のみ配置されたＡＥＣ用放射線検出領域を示しているが、図４には、撮像用放射線検出画素がｋ列配置され、ＡＥＣ用放射線検出画素が複数列配列されたＡＥＣ用放射線検出領域を示す。

図４に示すように、読出用ＴＣＰａには、増幅器の半導体チップ（Amp IC）６が実装されている。半導体チップ６には、撮像用放射線検出画素の信号線Ｓｉｇａ１〜Ｓｉｇａｋからの出力信号が入力される信号入力線Ｓｉｇｃ１〜Ｓｉｇｃｋ、及びこれらの信号入力線から入力された信号を増幅して読み出し装置２に出力する信号出力線が接続されている。また、読出用ＴＣＰａには、撮像用放射線検出画素のバイアス線Ｖｓａ１〜Ｖｓａｋが接続されて読み出し装置２に連絡するバイアス連絡線Ｖｓｃ、並びに夫々列を構成するＡＥＣ用放射線検出画素のＴＦＴ型センサのゲート線ＧＬ、ソース線ＳＬ、ドレイン線ＤＬが接続されて読み出し装置２に連絡する予備配線Ｇ、予備配線Ｓ及び予備配線Ｄが設けられている。読出用ＴＣＰａには、更に、予備配線ＧＮＤが設けられている。信号線Ｓｉｇａ１等は、図２及び図３中の信号線Ｓｉｇ１等に相当し、バイアス線Ｖａｓ１等は、図２及び図３中のバイアス線Ｖｓ１等に相当する。

また、駆動用ＴＣＰには、半導体チップ（ドライバＩＣ）（図示せず）が実装され、この半導体チップには、撮像用放射線検出画素のゲート線にゲート駆動パルスを印加するゲートパルス出力線が接続されている。

そして、ＡＥＣ用放射線検出領域５内では、撮像用放射線検出画素の全列の間で、バイアス線Ｖｓａ１〜Ｖｓａｋが共通化され、読出用ＴＣＰａのバイアス連絡配線Ｖｓｃに接続されている。信号線Ｓｉｇａ１〜Ｓｉｇａｋは、夫々読出用ＴＣＰａの信号入力線Ｓｉｇｃ１〜Ｓｉｇｃｋに接続されている。また、ＡＥＣ用放射線検出画素のＴＦＴ型センサについては、ＡＥＣ用放射線検出領域５内の全列の間で、ソース線ＳＬ、ドレイン線ＤＬ及びゲート線ＧＬが、夫々共通化され、読出用ＴＣＰａの予備配線Ｓ、予備配線Ｄ、予備配線Ｇに接続されている。

また、読み出し装置２には、半導体チップ６から出力された信号を読み出す読み出し回路７、予備配線Ｇに定電圧ＶＧを供給する直流電源８、予備配線Ｄに定電圧ＶＤを供給する直流電源９、予備配線Ｓが接続される増幅器１０、ゲインの切り替え回路１１及びＡＤ変換回路１２が設けられている。ここでは、図示しないが、直流電源８、直流電源９、増幅器１０に接続される配線は、読み出し装置２内で共通化され、全ての読み出し用ＴＣＰの各予備配線と夫々接続されるようように配置されている。また、読み出し回路７には、図４に示すように、信号入力線Ｓｉｇｃ１から半導体チップ６に入力され、半導体チップ６によって増幅された信号用のサンプルホールド容量ＣＬ１が設けられている。また、この信号用に、サンプルホールド容量ＣＬ１と読み出し回路７の出力との間にスイッチＳｒ１が設けられている。同様にして、図示しないが、信号入力線Ｓｉｇｃ２、Ｓｉｇｃ３、Ｓｉｇｃ４、・・・、Ｓｉｇｃｋ用に、夫々サンプルホールド容量ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４、・・・、ＣＬｋ、及びスイッチＳｒ２、Ｓｒ３、Ｓｒ４、・・・、Ｓｒｋが設けられている。更に、スイッチＳｒ１、Ｓｒ２、Ｓｒ３、Ｓｒ４、・・・、Ｓｒｋのオン／オフを切り替えるパルスを順次発生させるシフトレジスタＳＲが設けられている。

次に、上述のように構成された第１の実施形態に係る放射線撮像装置の動作について、図２、図３及び図４を参照して説明する。

このように構成された放射線撮像装置上で、人体等の被検体に向けてＸ線が曝射されると、このＸ線は被検体により減衰を受けながら、被検体を透過し、蛍光体層（図示せず）で可視光線に変換される。そして、この可視光線がＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１等に入射し、電荷に変換される。この電荷は、ゲート駆動装置３により印加されるゲート駆動パルスに応じて読出用ＴＦＴＴ１１等を介して信号線Ｓｉｇ１等に転送され、読み出し装置２を介して外部に出力される。その後、ＭＩＳ型光電変換素子Ｍ１１等で発生し転送されなかった電荷が共通のバイアス線Ｖｓ１等から除去される。

この一方で、ＴＦＴ型センサＭＡ３１〜ＭＡ３４に対しては、例えばＴＦＴの半導体層を空乏化させる一定バイアスを、直流電源８及び９から予備配線Ｇ及びＤを介してゲート及びドレイン電極間に印加しておく。このように、一定バイアスを印加しておくことにより、入射光に応じた電荷が常に出力される。従って、この出力値を増幅器（ＡＭＰ）１０で増幅させ、加算することにより、Ｘ線の総照射量を読み出し装置により検出することができる。そして、Ｘ線の総照射量に基づいてＸ線の曝射を制御する。

ここで、ＡＥＣ用放射線検出画素であるＴＦＴ型センサとＡＥＣ用回路の概念図を図１１に、本実施形態における駆動タイミングチャートを図１２に示し、図２、図４、図１１及び図１２を用いて駆動タイミングを説明する。

先ず、ＯＮ／ＯＦＦ回路１１０１にＸ線ＳＴＡＲＴの信号を入力することにより、Ｘ線源１１０２からＸ線が曝射される。このＸ線は被検体（図示せず）により減衰を受け、被検体を透過し、蛍光体層１１０３により、ＭＩＳ型光電変換素子（図２の光電変換素子Ｍａｂ）及びＴＦＴ型センサＭＡで感知可能な光（可視光）に波長変換される。この波長変換された光は、ＭＩＳ型光電変換素子及びＴＦＴ型センサＭＡに入射し、各素子で電荷が発生する。

ＴＦＴ型センサＭＡで発生した電荷は、予備配線Ｓを介して積分回路１１０５で電圧値Ｖａｅｃとして積分される。電圧値Ｖａｅｃが比較回路１１０６の設定値（例えば、２Ｖ）に達すると、比較回路１１０６からＸ線ＯＦＦの信号Ｓ１がＯＮ／ＯＦＦ回路１１０１に入力される。これによりＸ線は遮断される（図１２を参照）。

上記説明及び図１１では、アナログの積分回路１１０５を使用する例を挙げたが、図４のようにＴＦＴ型センサＭＡの出力をＡ／Ｄ変換し、メモリ（図示せず）に書き込み、演算回路で設定値と比較しても良い。

次に、上記のＭＩＳ型光電変換素子で発生した電荷を読み出す。図２を参照すると、読み出し動作は、１行目の光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ４１、次に２行目の光電変換素子Ｍ１２〜Ｍ４２、次に３行目の光電変換素子Ｍ１３〜Ｍ４３の順で行われる。まず、１行目の光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ４１を読み出しするためにスイッチ素子（ＴＦＴ）Ｔ１１〜Ｔ４１のゲート配線Ｖｇ１にゲートパルスを与える（図１２を参照）。これにより、スイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ４１がオン状態になり、光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ４１に蓄積されていた電荷が、信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４に転送される。信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４には、読み出し容量（図示せず）が付加されており、光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ４１に蓄積された電荷はＴＦＴを介して、読み出し容量に転送されることになる。例えば、信号線Ｓｉｇ１に付加されている読み出し容量は、信号線Ｓｉｇ１に接続されているスイッチ素子Ｔ１１〜Ｔ１４の各ＴＦＴのゲート／ソース間の電極間容量（Ｃｇｓ）の総和（４個分）である。信号線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ４に転送された電荷は、信号入力線Ｓｉｇｃ１〜Ｓｉｇｃ４を介して半導体チップ（Amp IC）６に入力され、半導体チップ（Amp IC）６により増幅される。次いで、読み出し回路７内のサンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ４に夫々転送されてホールドされる。次に、読み出し回路７内のシフトレジスタＳＲから読み出し回路７内のスイッチＳｒ１、Ｓｒ２、Ｓｒ３、Ｓｒ４の順番でパルスを印加することにより（図１２を参照）、サンプルホールド容量ＣＬ１〜ＣＬ４にホールドされていた信号が、サンプルホールド容量ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ４の順で読み出し回路７の外部に出力される。結果として、図１２に示すように、光電変換素子Ｍ１１〜Ｍ４１の１行分の光電変換信号が読み出し回路７からＶｏｕｔとして順次出力される。２行目の光電変換素子Ｍ１２〜Ｍ４２の読み出し動作、３行目の光電変換素子Ｍ１３〜Ｍ４３及びそれ以降の読み出し動作も同様に行われる。

このような第１の実施形態によれば、絶縁基板１上にＡＥＣ用のＴＦＴ型センサをＭＩＳ型光電変換素子とは別に設けているため、ＭＩＳ型光電変換素子にＸ線が入射するまでの間に、ＡＥＣ用放射線検出画素によりＸ線が減衰を受けることはない。従って、良好な画質を得ることができる。

なお、ＡＥＣ用放射線検出領域５内であれば、ＴＦＴ型センサは必要な場所に選択的に配置することができる。ＡＥＣ用放射線検出画素に隣接する撮像用放射線検出画素においては、ＭＩＳ型光電変換素子の開口率が減少してしまうが、この面積の減少分は読み出した後の画像補正により容易に補うことが可能である。

また、同一のＴＣＰに接続される画素が集合して構成された画素領域４のいくつかがＡＥＣ用放射線検出領域５と設定され、このＡＥＣ用放射線検出領域５内にＡＥＣ用放射線検出画素が配置されている。このため、ＡＥＣ用放射線検出画素に接続された配線（ゲート線ＧＬ、ソース線ＳＬ及びドレイン線ＤＬ）を容易に読出用ＴＣＰまで引き出すことが可能である。

そして、各読出用ＴＣＰには、その両側端部に予備配線Ｇ、Ｓ及びＤを設け、各予備配線Ｇ、Ｓ及びＤを読み出し装置２内の所定の回路（直流電源８及び９並びに増幅器１０）に接続しておくことにより、ＡＥＣ用放射線検出画素を所定の回路に接続することが可能となる。従って、安価に放射線撮像装置を製造することが可能となる。

本発明の好適な実施の形態に係る読出用ＴＣＰは、複数の予備配線を具備していること、また、必要なＡＥＣ領域に接続する場合は、先述の予備配線を介して所定の回路に接続することに特徴がある。即ち、読出用ＴＣＰは予備配線を使用する場合と使用しない場合がある。

また、使用されない予備配線は、全てグランドに直結することにより、外来ノイズ及び静電気に対してより安定な状態を保つことが可能となる。

言い換えれば、予備配線を具備したＴＣＰを用いることにより、ＡＥＣセンサ駆動、及び、出力を読み出すことは勿論のこと、環境安定性をも同時に達成し、且つ、複数の種類のＴＣＰを準備する必要が無くなり高品質、低価格を可能とするものである。

なお、第１の実施形態では、ＡＥＣ用放射線検出画素の配線が読出用ＴＣＰに接続される構成となっているが、図９に示すように、駆動用ＴＣＰに接続される構成となっていてもよい。この場合、例えば、各画素のレイアウトは図３と同様のものとし、配線のレイアウトについては、ＡＥＣ用放射線検出画素のソース線ＳＬ及びドレイン線ＤＬは、夫々コンタクトホールＣＮＴ１、ＣＮＴ２を介して、ゲート配線層（ゲート配線ＧＬと同じ配線層）に配置された配線に夫々接続される。また、直流電源８及び９並びに増幅器１０等はゲート駆動装置に設けられる。

また、絶縁基板１上のバイアス線は、ＡＥＣ用放射線検出領域内で共通化されているだけでなく、例えば全ての画素領域４内で共通化されていてもよい。

更に、図２及び図３には、１個のＡＥＣ用放射線検出領域に４行４列（１６個）の画素が設けられている例を示しているが、その数はこれに限定されるものではない。また、絶縁基板１上には、例えば総計で２０００×２０００画素が設けられていてもよい。

ここで、本実施の形態において、第１の半導体変換素子としてＭＩＳ型光電変換素子を示したが、ＰＩＮ型光電変換素子を用いても構わない。また、撮像用放射線検出画素の構造に関しては、第１の半導体変換素子とスイッチ素子が同一層で構成されている平面型でも、スイッチ素子が形成されている層上に第１の半導体変換素子が形成されている積層型でも構わない。また更に、第１の半導体変換素子が、放射線を直接電気信号に変換する、例えば、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）や多結晶ＣｄＳ等の直接変換膜を用いた変換素子であり、シンチレータを用いず放射線を直接電気信号に変換する放射線撮像装置を用いても構わない。

（第２の実施形態）
次に、本発明の好適な第２の実施形態について説明する。図５は、本発明の好適な第２の実施形態に係る放射線撮像装置のレイアウトを示す模式図である。

本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、絶縁基板１上に、ｍ列ｎ行の撮像用放射線検出画素がマトリクス状に配置されている。ｍ列の撮像用放射線検出画素は、例えば９個の群に区分けされている。また、ｎ行の撮像用放射線検出画素は、例えば８個の群に区分けされており、この群ごとに、駆動用ＴＣＰｄ１乃至ｄ８のいずれかに接続されている。９個の群に区分けされたｍ列の撮像用放射線検出画素のうちで駆動用ＴＣＰｄ１乃至ｄ４のいずれかに接続されているものは、読出用ＴＣＰａ１乃至ａ９のいずれかに接続され、駆動用ＴＣＰｄ５乃至ｄ８のいずれかに接続されているものは、読出用ＴＣＰｂ１乃至ｂ９のいずれかに接続されている。

そして、これらの区分に応じて、ｍ行ｎ列の撮像用放射線検出画素は７２個の画素領域４に区分けされ、１つの画素領域４に属する撮像用放射線検出画素は、互いに同一の読出用ＴＣＰ及び駆動用ＴＣＰに接続されている。読出用ＴＣＰａ１乃至ａ９は読み出し装置２に接続され、読出用ＴＣＰｂ１乃至ｂ９は読み出し装置２ｂに接続され、駆動用ＴＣＰｄ１乃至ｄ８はゲート駆動装置３に接続されている。読出用ＴＣＰｂ１乃至ｂ９は、読出用ＴＣＰａ１乃至ａ９と同様に構成され、読み出し装置２ｂは、読み出し装置２と同様に構成されている。好適には、読出用ＴＣＰａ１〜ａ９及び読出用ＴＣＰｂ１〜ｂ９は、放射線を電気信号に変換する変換部を挟むように絶縁基板１の互いに対向する２辺に同数ずつ配置されうる。

本実施形態においては、上記の７２個の画素領域４のうちの６個に、複数のＡＥＣ用放射線検出画素が配置されており、読出用ＴＣＰａ３、ａ５、ａ７、ｂ３、ｂ５及びｂ７が特定プリント配線基板となっている。

このように構成された第２の実施形態においては、同時に２行分の撮像用放射線検出画素からの読み出しを行うことができる。従って、第１の実施形態と比較すると、１／２の時間で撮像用放射線検出画素からデータの読み出しを完了させることができる。

また、例えば、絶縁基板１の互いに対向する２辺に平行な境界線によってｎ行の撮像用放射線検出画素を上下にｎ／２行ずつに区分けして、この境界線を基準として、ＡＥＣ用放射線検出領域５を線対称に配置してもよい。

また、図６に示すように、ｍ列の撮像用放射線検出画素を、例えば８個の群に区分けし、ｎ行の撮像用放射線検出画素を、例えば９個の群に区分けすると共に、ゲート駆動装置３の他に、ゲート駆動装置３ｅを設けてもよい。このとき、ｍ列の撮像用放射線検出画素を左右にｍ／２列ずつに区分けして、これらの境界を基準として、ＡＥＣ用放射線検出領域５を線対称に配置してもよい。

この場合、ゲート駆動装置３側に、駆動用ＴＣＰｄ１乃至ｄ８に駆動用ＴＣＰｄ９を追加すると共に、ゲート駆動装置３ｅ側に駆動用ＴＣＰｅ１乃至ｅ９を設ければよい。駆動用ＴＣＰｄ９及びｅ１乃至ｅ９は、駆動用ＴＣＰｄ１乃至ｄ８と同様に構成され、ゲート駆動装置３ｅは、ゲート駆動装置３と同様に構成されている。そして、駆動用ＴＣＰｄ３、ｄ５、ｄ７、ｅ３、ｅ５及びｅ７が特定プリント配線基板となる。

ところで、ＦＰＤの平面形状を従来の銀塩フィルムと同様に長方形、例えば半切フィルムサイズの長方形とした場合、撮影を行う対象者（被検体）の体格に合わせてＦＰＤの長手方向を縦又は横のいずれかの方向に配置して撮影を行うことになる。しかし、このようにＦＰＤを回転させて使用する場合には、ＦＰＤに組み込まれたＡＥＣ用放射線検出領域は、図８（ａ）及び（ｂ）に示すような従来の２〜３箇所では十分とはいえない。即ち、図８（ａ）に示すように、ＦＰＤの長手方向を縦置きにした場合では、２〜３箇所のＡＥＣ用放射線検出領域５が肺野部２１の位置に配置されるように最適化されているが、図８（ｂ）に示すように、ＦＰＤ長手方向を横置きにした場合には、ＡＥＣ用放射線検出領域５のうち肺野部２１の位置に配置されていない領域が生じ、最適な配置がなされていない。

これに対し、本発明の好適な実施の形態では、図５又は図６に示すように、ＦＰＤの６箇所にＡＥＣ用放射線検出領域５を設けた場合には、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、縦置き、横置きのいずれであっても、ＡＥＣ用放射線検出領域５が最適な位置に配置される。即ち、図７（ａ）に示すように、ＦＰＤ２２を縦置きにしても、図７（ｂ）に示すように、ＦＰＤ２２を横置きにしても、肺野部２１に対するＡＥＣ用放射線検出領域５の配置が適切なものとなる。

このように、各ＴＣＰの両側端部に予備配線を設け、ＴＣＰ単位でＡＥＣ用放射線検出領域を配置可能にすることにより、必要な場所に容易にその配置ができるため、縦置き、横置きに拘わらず、最適な位置にＡＥＣ用放射線検出領域５を配置でき、かつ安価に放射線撮像装置を製造することができる。

（応用例）
以下に、本発明の好適な実施の形態に係る放射線撮像装置を用いた放射線撮像システムについて説明する。図１０は、本発明の好適な実施の形態に係る放射線撮像装置の放射線撮像システムへの応用例を示した模式図である。

Ｘ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者又は被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、図１に示したような放射線検出装置（放射線撮像装置）６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者６０６１の体の内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータ（蛍光体）は発光し、これをセンサーパネルの光電変換素子が光電変換して、電気的情報を得る。放射線検出装置（放射線撮像装置）６０４０は、この情報を電気信号としてイメージプロセッサ６０７０に出力する。画像処理手段としてのイメージプロセッサ６０７０は、放射線検出装置（放射線撮像装置）６０４０から出力された電気信号をデジタル信号に変換した後に、このデジタル信号を画像処理して、制御室の表示手段であるディスプレイ６０８０に出力する。ユーザは、ディスプレイ６０８０に表示された画像を観察して、患者６０６１の体の内部の情報を得ることができる。

また、イメージプロセッサ６０７０は、放射線検出装置（放射線撮像装置）６０４０から出力された電気信号を電話回線６０９０等の伝送処理手段を介して遠隔地へ転送し、ドクタールーム等の別の場所にある表示手段（ディスプレイ）６０８１に表示することもできる。また、放射線検出装置（放射線撮像装置）６０４０から出力された電気信号を光ディスク等の記録手段に保存し、この記録手段を用いて遠隔地の医師が診断することも可能である。また、記録手段となるフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。

ここで、本応用例において、放射線撮像装置は、放射線を直接電気信号に変換する、例えば、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）や多結晶ＣｄＳ等の直接変換膜を用いた変換素子であり、シンチレータを用いず放射線を直接電気信号に変換する放射線撮像装置を用いても構わない。

本発明の好適な第１の実施形態に係る放射線検出装置のレイアウトを示す模式図である。第１の実施形態に係る放射線撮像装置におけるＡＥＣ用放射線検出領域の回路構成を示す等価回路図である。ＡＥＣ用放射線検出領域５のレイアウトを示す模式図である。読み出し用ＴＣＰａとＡＥＣ用放射線検出領域５との接続関係を示す模式図である。本発明の好適な第２の実施形態に係る放射線検出装置のレイアウトを示す模式図である。本発明の好適な第２の実施形態の変形例に係る放射線検出装置のレイアウトを示す模式図である。ＡＥＣ用放射線検出領域と肺野部との位置関係を示す模式図である。従来の放射線撮像装置におけるＡＥＣ用放射線検出領域と肺野部との位置関係を示す模式図である。第１の実施形態の変形例を示す模式図である。本発明の好適な実施の形態に係る放射線撮像装置の放射線撮像システムへの応用例を示す模式図である。本発明の好適な実施の形態に係るＴＦＴ型センサとＡＥＣ用回路とを示す模式図である。図１１における駆動タイミングチャートを示す図である。

符号の説明

１：絶縁基板
２、２ｂ：読み出し装置
３、３ｅ：ゲート駆動装置
４：画素領域
５：ＡＥＣ用放射線検出領域
６０４０：放射線検出装置（放射線撮像装置）
６０５０：Ｘ線チューブ
６０６０：Ｘ線
６０６１：被験者（患者）
６０６２：胸部
６０７０：イメージプロセッサ
６０８０、６０８１：ディスプレイ
６０９０：電話回線
６１００：フィルムプロセッサ
６１１０：フィルム
ａ、ａ１〜ａ９、ｂ１〜ｂ９：読出用ＴＣＰ
ｄ１〜ｄ９、ｅ１〜ｅ９：駆動用ＴＣＰ

Claims

基板上に行方向及び列方向に配置された複数の画素領域と、
前記複数の画素領域に接続された複数のプリント配線基板と、
前記複数の画素領域から前記複数のプリント配線基板を介して電気信号を読み出す読み出し部と、
前記複数の画素領域の露出を制御する露出制御部と、を有し、
前記複数の画素領域は、撮像するための複数の第１の画素領域と、撮像するとともに露出制御用の出力値を取得するための複数の第２の画素領域と、を有し、
前記第１の画素領域は、撮像するための複数の第１の画素を有し、複数の前記第１の画素はそれぞれ、放射線を電気信号に変換する第１の半導体変換素子と、前記第１の半導体変換素子により変換された電気信号を出力するスイッチ素子と、を有し、
前記第２の画素領域は、撮像するための複数の第２の画素と、複数の前記第２の画素の間に集合して配置された露出制御用の出力値を取得するための複数の第３の画素と、を有し、複数の前記第２の画素はそれぞれ、放射線を電気信号に変換する第２の半導体変換素子と、前記第２の半導体変換素子により変換された電気信号を出力するスイッチ素子と、を有し、複数の前記第３の画素はそれぞれ、放射線を電気信号に変換する第３の半導体変換素子と、有し、
前記複数のプリント配線基板は、それぞれ予備配線を備えた複数の第１のプリント配線基板と複数の第２のプリント配線基板とを有し、前記第１のプリント配線の予備配線は前記第３の画素と前記露出制御部とを接続せず、前記第２のプリント配線の予備配線は前記第３の画素と前記露出制御部とを接続することを特徴とする放射線撮像装置。
前記第２の半導体変換素子は、第１の面積の半導体変換素子と、前記第１の面積よりも小さい第２の面積の半導体変換素子と、を含み、
前記第２の面積の半導体変換素子は、前記第３の半導体変換素子に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。
前記第１のプリント配線基板は、前記第１の画素からの電気信号を前記読み出し部に転送する第１の半導体チップを有し、
前記第２のプリント配線基板は、前記第２の画素からの電気信号を前記読み出し部に転送する第２の半導体チップを有し、
前記第３の半導体変換素子は、前記第２の半導体チップに接続されていないことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮像装置。
前記第１の半導体変換素子及び前記第２の半導体変換素子は、それぞれ、ＭＩＳ型光電変換素子を含み、
前記第３の半導体変換素子は、ＴＦＴ型センサを含み、
複数の前記プリント配線基板はそれぞれ、前記ＴＦＴ型センサのゲート・ドレイン間にバイアス電圧を印加するためのゲート用及びドレイン用予備配線と、ＴＦＴ型センサのソースから出力された電気信号を前記露出制御部ＡＥＣ用回路へ伝達するためのソース用予備配線と、を有する有ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。
前記ソース用予備配線は、グランド電位に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の放射線撮像装置。
前記複数の予備配線は、前記プリント配線基板の両側端部に配されることを特徴とする請求項４又は５に記載の放射線撮像装置。
前記放射線を発生させる放射線源と、
前記放射線源から入射された放射線を電気信号に変換する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
前記放射線撮像装置から出力された電気信号を画像処理する画像処理手段と、
前記画像処理手段により画像処理された電気信号を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする放射線撮像システム。
前記画像処理手段から出力された電気信号を伝送する伝送処理手段を更に備え、前記画像処理手段は、前記伝送処理手段を介して前記表示手段に前記電気信号を出力することを特徴とする請求項７に記載の放射線撮像システム。