JP2011091175A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各放射線検出素子に印加するバイアス電圧の変動の影響を低減することが可能な放射線画像撮影装置を提供する。
【解決手段】放射線画像撮影装置１は、互いに交差する走査線５と信号線６により区画された各領域ｒに二次元状に配列された複数の放射線検出素子７と、各放射線検出素子７に接続され、バイアス電源１４から各放射線検出素子７にバイアス電圧を印加し、二次元状に配列された複数の放射線検出素子７のうち放射線検出素子７の各列ごとに１本ずつ配線された複数のバイアス線９とを備える基板４と、複数のバイアス線９を結束する結線１０とを備え、複数のバイアス線は９、フレキシブルプリント基板Ｆの各配線Ｆａにそれぞれ接続され、各配線Ｆａのバイアス線９に接続された端部とは反対側の端部が、基板４とは異なる別の基板３３上で、単位長さあたりの抵抗値が各バイアス線９の単位長さあたりの抵抗値よりも小さい結線１０に結束されている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、各放射線検出素子にバイアス電圧を印加する複数のバイアス線およびそれらの結線を備える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。

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）。

ところで、放射線検出素子には通常２つの電極が設けられ、一方の電極には薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）等のスイッチ素子が設けられて放射線検出素子内に蓄積された電荷の読み出しが行われ、他方の電極には放射線検出素子にバイアス電圧（いわゆる逆バイアス電圧を含む。）を印加するバイアス線が接続されることが多い（例えば特許文献４、５参照）。

そして、バイアス電源から各放射線検出素子に対して一定値のバイアス電圧を印加するために、例えば特許文献５の各図に示されているように、二次元状（マトリクス状）に配列された放射線検出素子のうち放射線検出素子の各列ごとに１本ずつバイアス線を配線し、さらに各バイアス線を１本の結線（特許文献５ではＶｓ接続配線と表現されている。）に結束してバイアス電源に接続するように構成されていることが多い。

特開平９−７３１４４号公報 特開２００６−０５８１２４号公報 特開平６−３４２０９９号公報 特開２００３−３３２５４１号公報 特開２００８−４９２０号公報

ところで、被写体を介して放射線画像撮影装置に放射線が照射されて放射線画像撮影が行われ、各放射線検出素子に蓄積された電荷を読み出す際、通常、走査線（ゲート線ともいう。）にオン電圧が印加されて走査線にゲート電極が接続されたＴＦＴをオン状態とすることで各放射線検出素子から蓄積された電荷（例えば電子）が信号線に放出される。その際、同時に、バイアス線側にも電荷（例えば正孔）が放出される。

そして、このバイアス線側に放出された電荷は結線に集中して、比較的大きな電流が結線中を流れる。結線は抵抗値を有するため、結線中を比較的大きな電荷が流れることにより電圧の変動が生じる。そのため、放射線検出素子からの電荷の読み出し処理では、各放射線検出素子に蓄積された電荷を正確に読み出すために、各放射線検出素子に一定値のバイアス電圧が印加されていることが望ましいにもかかわらず、バイアス電圧に変動が生じる。

また、例えば特許文献５に各図に示されているように、バイアス線は走査線と交差するように構成されることも多く、その場合、バイアス線と走査線との間にいわゆる寄生容量が発生する。そして、放射線検出素子からの電荷の読み出し処理の際には、各走査線に印加される電圧がオン電圧とオフ電圧との間で切り替えられるため、それと交差するバイアス線や結線側にも、走査線に印加される電圧が切り替えられるたびに電圧変動が生じる。

さらに、後述するように、各ＴＦＴをオン状態とした状態で放射線が照射されると、各放射線検出素子内で電荷が発生し、バイアス線や結線に流出する電流値の変動を捉えることで放射線画像撮影装置自体が放射線の照射の開始を検出することができる。しかし、この場合には、各放射線検出素子から流出する電流が各バイアス線を介して結線に集中するため、結線中を大きな電流が流れる。そのため、この場合もやはり結線の抵抗値に起因するバイアス電圧の変動が生じる。

上記のように結線中を流れる電流を検出して放射線画像撮影装置自体で放射線の照射開始を検出する場合、放射線の照射の開始を検出すると、各放射線検出素子に電荷を蓄積させるために各ＴＦＴがオフ状態とされるが、その際、各放射線検出素子に印加されるバイアス電圧に変動を生じていると、その後、各放射線検出素子内で蓄積され読み出される電荷の値が正確な値ではなくなる虞れがある。

上記のように放射線画像撮影装置がそれ自体で放射線の照射の開始を検出することができるように構成されていない場合も多く、放射線の照射開始時すなわち各放射線検出素子での電荷の蓄積開始時には上記のようなバイアス電圧の変動が生じない場合もある。しかし、少なくとも上記のように各放射線検出素子からの電荷の読み出し時に各放射線検出素子に印加されるバイアス電圧に変動が生じると、各放射線検出素子から蓄積された電荷すなわち画像データを読み出す際に、その値に変動が生じ、最終的に得られる画像データからなる撮影画像の画質が低下するといった問題を生じる。

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、各放射線検出素子に印加するバイアス電圧の変動の影響を低減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、
前記各放射線検出素子に接続され、バイアス電源から前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加し、かつ、前記二次元状に配列された複数の放射線検出素子のうち前記放射線検出素子の各列ごとに１本ずつ配線された複数のバイアス線と、
を備える基板と、
前記複数のバイアス線を結束する結線と、
を備え、
前記複数のバイアス線は、フレキシブルプリント基板の各配線にそれぞれ接続され、前記各配線の前記バイアス線に接続された端部とは反対側の端部が、前記基板とは異なる別の基板上で、単位長さあたりの抵抗値が前記各バイアス線の単位長さあたりの抵抗値よりも小さい前記結線に結束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、
前記各放射線検出素子に接続され、バイアス電源から前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加し、かつ、前記二次元状に配列された複数の放射線検出素子のうち前記放射線検出素子の各列ごとに１本ずつ配線された複数のバイアス線と、
を備える基板と、
前記複数のバイアス線を結束する結線と、
を備え、
前記複数のバイアス線は、フレキシブルプリント基板の各配線にそれぞれ接続され、前記各配線が、前記フレキシブルプリント基板中で、単位長さあたりの抵抗値が前記各バイアス線の単位長さあたりの抵抗値よりも小さい前記結線に結束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、結線の単位長さあたりの抵抗値が各バイアス線の単位長さあたりの抵抗値よりも小さくなるように形成されているため、結線中で生じる電圧の変動に基づくバイアス電圧の変動をより小さいものとすることが可能となり、また、バイアス電圧に変動が生じても速やかに元の一定値に回復させることが可能となる。そのため、結線を介して各放射線検出素子に印加するバイアス電圧に変動が生じたとしても、その変動の影響を低減することが可能となり、最終的に得られる画像データからなる撮影画像の画質の低下を防止することが可能となる。

本実施形態に係る放射線画像撮影装置を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ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３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４におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 ＣＯＦ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。 各バイアス線に各配線が接続されたフレキシブルプリント基板およびＰＣＢ基板上で各配線の反対側の端部を結束する結線を表す図である。 各バイアス線に各配線が接続されたフレキシブルプリント基板およびフレキシブルプリント基板中で各配線を結束する結線を表す図である。 バイアス線を基板の検出部の外側の位置で結線に結束した場合の構成を示す平面図である。 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。 放射線画像撮影装置に放射線が照射された際に電流検出手段から出力される電流値の推移を示すグラフである。 バイアス線を走査線の上方に設けた場合の構成例を示す平面図である。

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、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に対しても適用される。

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等が収納されて構成されている。

筐体２は、少なくとも放射線入射面Ｒ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。

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１０参照）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、画像データ等を外部装置に無線で転送するための転送手段であるアンテナ装置３９が埋め込まれている。

なお、画像データ等を外部装置に有線方式で転送するように構成することも可能であり、その場合は、例えば、転送手段として、ケーブル等を差し込むなどして接続するための接続端子等が放射線画像撮影装置１の側面部等に設けられる。また、アンテナ装置３９の位置は蓋部材３８の部分に限定されず、放射線画像撮影装置１の側面等の適宜の位置に設けられる。

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。

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。

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、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３に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。

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。

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内に保持して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。

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（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。

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。

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。

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。

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。

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アルミニウム等からなるバイアス線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（ＳｉＮ_ｘ）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。

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。

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、各バイアス線９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。各走査線５や各信号線６の各入出力端子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。

そして、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。

また、本実施形態では、図７に示すように、各バイアス線９の各入出力端子１１には、フレキシブルプリント基板（Flexible printed circuits。フレキシブル基板やフレキ等とも言われる。）Ｆの銅線等からなる各配線Ｆａが、図６の場合と同様に、図７では図示しない異方性導電性接着材料等を介して接続されている。

フレキシブルプリント基板Ｆは、図６に示したＣＯＦ１２と同様に基板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。また、本実施形態では、図７に示すように、各バイアス線９に接続されたフレキシブルプリント基板Ｆの各配線Ｆａの、バイアス線９が接続された端部とは反対側の端部が、ＰＣＢ基板３３上で、単位長さあたりの抵抗値が各バイアス線９の単位長さあたりの抵抗値よりも小さい銅線等からなる結線１０に結束されている。

その際、結線１０の幅を広げたり厚さを分厚く形成する等して、結線１０の単位長さあたりの抵抗値をさらに低下させるように構成することも可能である。また、図８に示すように、フレキシブルプリント基板Ｆ中で、各配線Ｆａが銅線等からなる結線１０に結束されるように構成することも可能である。

なお、図７や図８では、全てのバイアス線９を１枚のフレキシブルプリント基板Ｆの各配線Ｆａに接続する場合を示したが、各バイアス線９を複数枚のフレキシブルプリント基板Ｆに分けて各配線Ｆａと接続するように構成することも可能である。

また、図９に示すように、バイアス線９を基板４の検出部Ｐの外側の位置で結線１０に結束するように構成し、例えば基板上４の結線１０の幅を広げることで結線１０の単位長さあたりの抵抗値を各バイアス線９の単位長さあたりの抵抗値よりも小さくするように形成することが考えられる。

しかし、このように構成する場合、本実施形態の後述する効果と同様の効果を実現するためには結線１０の幅を相当程度広げなければならなくなるが、基板４やそれを収納する筐体２のサイズには実際上の制限があり、結線１０の幅を広げることで単位長さあたりの抵抗値を小さくする手法は事実上採用できない。

また、例えば基板４上の結線１０の厚さを分厚く形成することで結線１０の単位長さあたりの抵抗値を各バイアス線９の単位長さあたりの抵抗値よりも小さくするように形成することも考えられるが、この場合も、本実施形態の後述する効果と同様の効果を実現するためには結線１０の厚さを相当程度分厚く形成しなければならない。

しかし、そのように構成すると、図２に示した基板４とガラス基板３５の間の所定の間隔より結線１０の厚さの方が大きくなり、シンチレータ３と放射線検出素子７との間隔が、結線１０に近い側では大きくなり、結線１０から遠い側では小さくなってしまう。従って、結線１０の厚さを分厚く形成することで単位長さあたりの抵抗値を小さくする手法も事実上採用できない。

なお、上記のように、ＰＣＢ基板３３上（図６参照）やフレキシブルプリント基板Ｆ中（図７参照）で結線１０の幅を広げたり厚さを分厚く形成することに対しては特段の制限がないため、それらの変形は適宜行うことができる。

ここで、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図１０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はフレキシブルプリント基板Ｆの銅線等からなる各配線Ｆａに接続され、本実施形態では、ＰＣＢ基板３３上で銅線等からなる結線１０に結束されている。結線１０はバイアス電源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。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。

また、本実施形態では、バイアス線９の結線１０に、結線１０中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。

前述したように、放射線画像撮影の際、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されると、各放射線検出素子７のｉ層７６（図５参照）内で電子正孔対が発生する。その際、例えばＴＦＴ８をオン状態としておくと、各放射線検出素子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ＴＦＴ８を介して信号線６に流出し、他方の電荷（本実施形態では正孔）がバイアス線９に流れ出して結線１０に電流が流れる。

後述する制御手段２２は、電流検出手段４３で検出された結線１０中を流れる電流の値を監視するようになっており、図１１に示すように、放射線の照射開始により結線１０中を流れる電流Ｉが増加するが、その電流値Ｉが所定値Ｉthになった時刻Ｔ１を放射線の照射が開始された時刻として検出するようになっている。なお、この他にも、例えば電流値Ｉの時間微分値が所定の閾値になった時刻を放射線の照射開始時刻として検出するように構成することも可能である。

なお、このままＴＦＴ８をオン状態としておくと、放射線の照射によって発生した電荷（画像データ）が各放射線検出素子７から流出してしまう。そのため、制御手段２２は、放射線の照射開始を検出すると、すぐに各ＴＦＴ８をオフ状態として各放射線検出素子７に電荷を蓄積させるようになっている。そのため、図１１に示すように、各バイアス線９を介して結線１０に流れる電流値は次第に減少して結線１０中をほとんど流れなくなる。なお、本発明においては、電流検出手段４３は必ずしも設けられなくてもよい。

図１０に示すように、本実施形態では、バイアス線９が放射線検出素子７の第２電極７８側すなわちｐ層７７側（図５参照）に接続されている。このことからも分かるように、放射線検出素子７の第２電極７８には、バイアス電源１４から、第１電極７４側にかかる電圧以下のバイアス電圧（すなわちいわゆる逆バイアス電圧）がバイアス線９を介して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７４はＴＦＴ８のソース電極８ｓ（図１０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１０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１０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、本実施形態では、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、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。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。図中ではＣＤＳと表記されている。）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。

そして、例えば、放射線画像撮影で被写体を介して放射線画像撮影装置１に放射線が照射され、シンチレータ３で放射線が他の波長の電磁波に変換されて、その直下の放射線検出素子７に照射される。そして、放射線検出素子７で照射された放射線の線量（電磁波の光量）に応じて電荷（電気信号）が発生する。

各放射線検出素子７からの電荷の読み出し処理においては、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂからオン電圧が印加される走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘが順次切り替えられながら、各走査線５を介してゲート電極８ｇにオン電圧が印加されたＴＦＴ８がオン状態となると、放射線検出素子７から信号線６に電荷が放出される。

そして、放射線検出素子７から放出された電荷量に応じて増幅回路１８から電圧値が出力され、それを相関二重サンプリング回路１９で相関二重サンプリングしてアナログ値の画像データがマルチプレクサ２１に出力される。マルチプレクサ２１から順次出力された画像データは、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、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。

制御手段２２は、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。

制御手段２２は、放射線画像撮影装置１の走査駆動手段１５や読み出し回路１７等の各機能部を制御して、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内での電荷の蓄積、それらからの電荷の読み出し等の種々の処理を実行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や、放射線画像撮影装置１の各機能部に電力を供給するバッテリ４１が接続されている。また、バッテリ４１には、クレードル等の図示しない充電装置からバッテリ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。さらに、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、外部装置との間で画像データや各種信号等の種々の情報を送受信できるようになっている。

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。

従来の放射線画像撮影装置では、前述した特許文献５に記載された放射線画像撮影装置のように、バイアス線９と結線（特許文献５ではＶｓ接続配線）１０を例えばアルミニウム等の同じ材料で同一の製膜プロセスで基板４上に形成していた。また、その際、結線１０の単位長さあたりの抵抗値を小さくするために、結線１０の幅が広げられたり、厚さが分厚くなるように形成されることもあった。

しかし、前述したように、結線１０の幅を広げたり、厚さを分厚くすると、基板４等のサイズが大きくなったり基板４とガラス基板３５との間隔が不均一になったりする弊害があり、結線１０の幅や厚さの拡大には限界があった。そのため、結線１０の幅や厚さを拡大させて結線１０の単位長さあたりの抵抗値を小さくするとしても、抵抗値を多少小さくすることができる程度であった。

そのため、従来の放射線画像撮影装置に、例えば本実施形態のような電流検出手段４３を設けた場合、図１１に示したように、放射線の照射開始時には、各放射線検出素子７から流出した電荷（正孔）が各バイアス線９を介して結線１０に集中して流れ、結線１０中を大きな電流が流れる。

そして、このように結線１０中を大きな電流が流れると、結線１０がある大きさの単位長さあたりの抵抗値を有するため、前述したように、結線１０で電圧の変動が生じ、各放射線検出素子７に一定値が印加されるべきバイアス電圧の値に変動が生じてしまう。上記のように、電流検出手段４３が検出した電流値が上昇するとすぐに各ＴＦＴ８がオフ状態とされて各放射線検出素子７内での電荷の蓄積が開始されるが、バイアス電圧が変動している最中に各ＴＦＴ８がオフ状態とされるため、その後、各放射線検出素子７内に蓄積され読み出される電荷の値が正確な値ではなくなる虞れがあった。

このように、電流検出手段４３による放射線の照射開始の検出時には、バイアス電圧が変動している最中に各ＴＦＴ８がオフ状態とされるため、オフ状態とされる時点での結線１０での電圧の変動の大きさが、各放射線検出素子７内に蓄積される電荷の値に影響を与える。

また、放射線画像撮影後の各放射線検出素子７からの電荷の読み出し処理においては、各放射線検出素子７内に蓄積された電荷（画像データ）は、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂからオン電圧が印加される走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘが順次切り替えられながら、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにゲート電極８ｇが接続されたＴＦＴ８が順次オン状態となり、各放射線検出素子７から電荷が読み出される。

その際、オン電圧が印加された走査線５にＴＦＴ８を介して接続されている各放射線検出素子７は数千個に及び、各放射線検出素子７から各信号線６に電荷（電子）が読み出されると同時に、各バイアス線９に他方の電荷（正孔）が流出する。そして、それらの電荷（正孔）が結線１０に集中して流れるため、この場合にも結線１０中を比較的大きな電流が流れる。

そして、結線１０中を比較的大きな電流が流れると、上記と同様に結線１０で電圧の変動が生じ、各放射線検出素子７からの電荷（電子）の読み出し中にバイアス電圧の値が変動する。そのため、各放射線検出素子７から読み出される画像データの値が本来の値ではなくなってしまう虞れがあった。

各放射線検出素子７からの電荷の読み出しの際には、前述したように、読み出し開始時に増幅回路１８から出力される電圧値と、各放射線検出素子７から電荷が読み出された時点で増幅回路１８から出力される電圧値とが相関二重サンプリング回路１９でサンプリングされ、その差分が画像データとして出力される。

そのため、各放射線検出素子７からの電荷の読み出し時においては、読み出し時に結線１０中を電流が流れることによる電圧の変動の大きさ自体よりも、結線１０中を電流が流れることにより変動したバイアス電圧が相関二重サンプリング回路１９における２回目のサンプリング時点で元のバイアス電圧に戻っているか否かが、各放射線検出素子７から読み出される電荷の値に影響を与える。

そして、従来の放射線画像撮影装置では、結線１０の単位長さあたりの抵抗値が大きいため、結線１０中を流れる電流値が大きくなり、バイアス電圧の値が大きく変動するため、バイアス電圧が、相関二重サンプリング回路１９における２回目のサンプリング時点で元のバイアス電圧に戻らない場合が多かった。そのため、各放射線検出素子７から読み出される電荷の値に影響を与えていた。

それに対し、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、各バイアス線９をフレキシブルプリント基板Ｆの各配線Ｆａにそれぞれ接続し、各配線Ｆａの反対側の端部をＰＣＢ基板３３上やフレキシブルプリント基板Ｆ中で銅線等からなる結線１０に結束されている。そして、結線１０は銅線等で形成されており、その単位長さあたりの抵抗値が、アルミニウムで形成された各バイアス線９の単位長さあたりの抵抗値よりも小さくなるように形成されている。

また、前述したように、結線１０を、ＰＣＢ基板３３上（図６参照）やフレキシブルプリント基板Ｆ中（図７参照）で幅を広げたり厚さを分厚く形成して、単位長さあたりの抵抗値をさらに小さくすることもできる。

そのため、放射線画像撮影の際の放射線の照射開始時や各放射線検出素子７からの電荷（画像データ）の読み出し時等に、上記のように結線１０中を大きな電流が流れても、結線１０の単位長さあたりの抵抗値が小さいため、結線１０で生じる電圧の変動を微小なものとなる。また、このように結線１０で生じる電圧の変動が微小であるため、結線１０で生じる電圧の変動に基づいてバイアス電圧の変動が生じても、バイアス電圧が速やかに元の所定の一定値に回復する。

そのため、上記のように放射線の照射開始時や画像データの読み出し時等に各放射線検出素子７に蓄積されたり各放射線検出素子７から読み出される電荷に及ぼされる影響が低減される。

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、結線１０の単位長さあたりの抵抗値が、各バイアス線９の単位長さあたりの抵抗値よりも小さくなるように形成されているため、結線１０中で生じる電圧の変動に基づくバイアス電圧の変動をより小さいものとすることが可能となり、また、バイアス電圧に変動が生じても速やかに元の一定値に回復させることが可能となる。

そのため、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、結線１０を介して各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧に変動が生じたとしても、その変動の影響を低減することが可能となり、最終的に得られる画像データからなる撮影画像の画質の低下を防止することが可能となる。

また、その際、前述したように、ＰＣＢ基板３３上やフレキシブルプリント基板Ｆ中で結線１０の幅を広げたり厚さを分厚く形成する等して結線１０の単位長さあたりの抵抗値をより低下させるように構成すれば、結線１０中で生じる電圧の変動に基づくバイアス電圧の変動をさらに小さいものとすることが可能となり、また、バイアス電圧に変動が生じても速やかに元の一定値に回復するように構成することが可能となる。

そのため、結線１０を介して各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧の変動の影響を格段に低減することが可能となり、最終的に得られる画像データからなる撮影画像の画質の低下をより有効に防止することが可能となる。

なお、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１や特許文献４、５に記載の放射線画像撮影装置では、図４等に示したように、バイアス線９が放射線検出素子７の第２電極７８の上方を横切るように配線されているが、上記のようにバイアス線９がアルミニウム等の不透明な材料で形成されるため、上記のように配線されると、バイアス線９の分だけ放射線検出素子７の開口率が低下する。

そして、放射線検出素子７の開口率が低下すると、シンチレータ３から放射線検出素子７に同じ光量の電磁波が照射されても放射線検出素子で得られる画像データの値が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が悪化する場合がある。

そこで、例えば図１２に示すように、バイアス線９を絶縁層を介して走査線５や信号線６の上方（すなわちシンチレータ３側）にそれらと平行に設け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、バイアス線９が少なくとも放射線検出素子７の上方を横切らないようにすることができるため、放射線検出素子７の開口率を向上させ、放射線画像のＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。

なお、この場合、バイアス線９を信号線６の上方に設けると、バイアス線９に印加されるバイアス電圧の変動やゆらぎが絶縁層を介して信号線６に伝わり、信号線６を介して読み出される画像データに悪影響を及ぼすことが考えられるため、図１２に示したように、バイアス線９は走査線５の上方に設けることが好ましい。

なお、その他、本発明が本実施の形態に限定されず、適宜変更可能であることはいうまでもない。

１ 放射線画像撮影装置
４ 基板
５ 走査線
６ 信号線
７ 放射線検出素子
９ バイアス線
１０ 結線
１４ バイアス電源
３３ ＰＣＢ基板（別の基板）
Ｆ フレキシブルプリント基板
Ｆａ 配線
ｒ 領域

Claims (4)

1. 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、
   前記各放射線検出素子に接続され、バイアス電源から前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加し、かつ、前記二次元状に配列された複数の放射線検出素子のうち前記放射線検出素子の各列ごとに１本ずつ配線された複数のバイアス線と、
   を備える基板と、
   前記複数のバイアス線を結束する結線と、
   を備え、
   前記複数のバイアス線は、フレキシブルプリント基板の各配線にそれぞれ接続され、前記各配線の前記バイアス線に接続された端部とは反対側の端部が、前記基板とは異なる別の基板上で、単位長さあたりの抵抗値が前記各バイアス線の単位長さあたりの抵抗値よりも小さい前記結線に結束されていることを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 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、
   前記各放射線検出素子に接続され、バイアス電源から前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加し、かつ、前記二次元状に配列された複数の放射線検出素子のうち前記放射線検出素子の各列ごとに１本ずつ配線された複数のバイアス線と、
   を備える基板と、
   前記複数のバイアス線を結束する結線と、
   を備え、
   前記複数のバイアス線は、フレキシブルプリント基板の各配線にそれぞれ接続され、前記各配線が、前記フレキシブルプリント基板中で、単位長さあたりの抵抗値が前記各バイアス線の単位長さあたりの抵抗値よりも小さい前記結線に結束されていることを特徴とする放射線画像撮影装置。
3. 前記結線は、銅線で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記フレキシブルプリント基板の各配線は、銅線で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。

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