JP2017062210A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズの発生を抑制し、コントラスト、解像度、検出分解能などの特性を向上させ、被曝線量の低線量化を可能にする放射線画像撮影装置を提供すること。【解決手段】複数の光センサ部（４Ａ，４Ｂ）と、複数のシンチレータ部（５Ａ，５Ｂ）と、を備え、光センサ部４Ａの検出波長帯域とシンチレータ部５Ａの発光波長帯域との重なる波長領域と、互いに隣接する画素における、光センサ部４Ｂの検出波長帯域とシンチレータ部５Ｂの発光波長帯域との重なる波長領域と、が分離していることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、放射線を検出して放射線の強度分布に対応する電気信号を出力する放射線画像撮影装置に関する。

図１２に示すような、放射線画像撮影装置１００が知られている。この放射線画像撮影装置１００は、図示しない被写体を透過してきたＸ線Ｒを用いて被写体を撮影する。放射線画像撮影装置１００は、基板１０１と、この基板１０１上に設けられた薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）回路部１０２と、フォトダイオードアレイ１０３と、フォトダイオードアレイ１０３の上に配置されたシンチレータ１０４と、を備えている。フォトダイオードアレイ１０３は、画素毎に配置された多数のフォトダイオードを備えている。図１２では、互いに隣接して配置された５つのフォトダイオードＳ１〜Ｓ５を示す。シンチレータ１０４は、入射したＸ線を光（可視光）に変換する機能を有する。シンチレータ１０４において、Ｘ線から光に変換する効率を高めるには、シンチレータの厚さを厚くすることが知られている。

この他の従来の技術としては、例えば、特許文献１に記載された放射線検出装置が知られている。この放射線検出装置は、上下２層のシンチレータを備える。これらシンチレータは、異なる２つの波長帯域の光を発する。

特開２０１３−１２７３７１号公報

図１２に示す放射線画像撮影装置１００では、シンチレータ１０４における所定の位置、例えば、フォトダイオードＳ２の上方位置に、Ｘ線Ｒが入射した場合、フォトダイオードＳ２の上方に位置する発光点ＬでＸ線Ｒが光に変換される。この発光点Ｌで発光する光は、全方向に向けて拡散する。したがって、発光点Ｌの直下のフォトダイオードＳ２に隣接するフォトダイオードＳ１，Ｓ３，Ｓ４などにも光（変換光）が入射する。図１２では、発光点ＬからフォトダイオードＳ２に向かう光をＦ１、フォトダイオードＳ１に向かう光をＦ２、フォトダイオードＳ３に向かう光をＦ３、フォトダイオードＳ４に向かう光をＦ４で示す。図１２に示すように、発光点Ｌの直下のフォトダイオードＳ２で強度の高い光が検出される。しかし、この放射線画像撮影装置１００では、このフォトダイオードＳ２の近傍のフォトダイオードＳ１，Ｓ３，Ｓ４などでも可視光が検出され、所謂クロストークが発生する。このようなクロストークが発生すると、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性が低下する。

フォトダイオードへ光を導く機能を有する多数の柱状結晶が起立するように配置されたシンチレータが提案されている。しかし、このようなシンチレータを用いても、柱状結晶同士の界面からも散乱した光が隣接する画素へ入射するため、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性を低下させるノイズの発生を防止できない。

Ｘ線から光に変換する効率を高めるためにシンチレータの厚さを厚くした場合は、シンチレータ内の発光点からフォトダイオードに到達するまでに、光の光路長が長くなる。このため、光がフォトダイオードに到達する前に散乱して検出分解能が低下するという課題がある。これらの課題は、上記特許文献１に開示された放射線検出装置や、上記柱状結晶のシンチレータを備えた放射線画像撮影装置などにおいても同様に存在する。

上述の撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性の低下を防止するには、Ｘ線発生源の照射出力を高める必要がある。この場合、撮像時における放射線の被曝線量が増加するという問題が発生する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、放射線が入射した箇所の近傍でノイズが発生することを抑制し、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性を向上させ、撮像時における放射線の被曝線量の低線量化を可能にする放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る放射線画像撮影装置の態様は、基板と、この基板に配置されてそれぞれ画素を構成する、複数の光センサ部と、それぞれの前記光センサ部に対して、一つずつ対向するように配置された、複数のシンチレータ部と、を備え、光センサ部の検出波長帯域とこの光センサ部と対向するシンチレータ部の発光波長帯域との重なる波長領域が、互いに隣接する画素間で分離していることを特徴とする。

上記態様としては、光センサ部が光電変換層を備え、光電変換層が、この光センサ部に対して対向するシンチレータ部の発光波長帯域の光で光電変換を行い、この光センサ部に隣接する光センサ部に対して対向するシンチレータ部の発光波長帯域の光で光電変換を行わないように設定することが好ましい。

上記態様としては、光センサ部にカラーフィルタ部が設けられ、このカラーフィルタ部は、この光センサ部に対して対向するシンチレータ部の発光波長帯域の光を透過させ、この光センサ部に隣接する光センサ部に対して対向するシンチレータ部の発光波長帯域の光の透過を遮断することが好ましい。

上記態様としては、互いに隣接する光センサ部の光電変換層が、互いに異なる半導体層の対であってもよい。

上記態様としては、半導体層の対のうち、一方は非晶質シリコンで形成され、半導体層の対の他方は多結晶シリコンで形成されていてもよい。

上記態様としては、半導体層の対が、半導体材料が同じで、互いに不純物ドープ量が異なる構成であってもよい。

上記態様としては、上記光センサ部は基板上に配置され、シンチレータ部は光センサ部の上に配置され、シンチレータ部には、このシンチレータ部における光センサ部と反対側の方向から放射線が入射される構成が好ましい。

上記態様としては、基板上に反射膜が形成され、シンチレータ部は反射膜上に配置され、光センサ部はシンチレータ部の上に配置され、シンチレータ部には、光センサ部を通過した放射線が入射される構成としてもよい。

本発明に係る放射線画像撮影装置によれば、クロストークにより近傍の画素でノイズが発生することを抑制し、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性を向上させ、撮像時における放射線の被曝線量の低線量化を図ることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の要部断面説明図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の要部拡大断面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の光電変換層における第１光電変換層と第２光電変換層との配置構成を示す平面説明図である。 図４−１は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置における光電変換層の製造工程を示す工程断面図である。 図４−２は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置における光電変換層の製造工程（選択レーザアニール工程）を示す工程断面図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の変形例１を示す要部断面図である。 図６は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の変形例２を示し、光電変換層における第１〜第４光電変換層の配置構成を示す平面説明図である。 図７は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の変形例３を示す要部断面図である。 図８は、本発明の第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の要部断面説明図である。 図９は、本発明の第３の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の要部断面説明図である。 図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置における発光波長帯域と検出波長帯域の設定例を示す図である。 図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置における発光波長帯域と検出波長帯域の設定例を示す図である。 図１２は、従来の放射線画像撮影装置を示す断面説明図である。

以下に、本発明の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各部材の寸法や寸法の比率や形状などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率や形状が異なる部分が含まれている。

［第１の実施の形態］
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の構成の概略を説明する。本実施の形態に係る放射線画像撮影装置は、カラーフィルタを備えない構成例である。本実施の形態に係る放射線画像撮影装置は、基板と、この基板に配置された複数の光センサ部と、それぞれの光センサ部に対して、一つずつ対向するように配置された、複数のシンチレータ部と、を備える。

この放射線画像撮影装置の特徴は、基板と、この基板に配置されてそれぞれ画素を構成する、複数の光センサ部と、それぞれの光センサ部に対して、一つずつ対向するように配置された、複数のシンチレータ部と、を備え、光センサ部の検出波長帯域とこの光センサ部と対向するシンチレータ部の発光波長帯域との重なる波長領域が、互いに隣接する画素間で分離していることである。光センサ部は、隣接する画素のシンチレータ部からの光を検出しないように検出波長帯域が設定されている。なお、本実施の形態における画素とは、個々の光センサ部が占有する光検出の１単位の領域であり、基板上にマトリクス状に配置されている。

以下、図１〜図３を用いて、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１の構成を具体的に説明する。図１に示すように、放射線画像撮影装置１は、基板としてのガラス基板２と、このガラス基板２の表面に形成されたＴＦＴ回路部３と、ＴＦＴ回路部３の上に形成された光センサアレイ４と、シンチレータアレイ５と、を備える。

（ＴＦＴ回路部）
図２に示すように、ＴＦＴ回路部３は、画素毎に、スイッチング素子としてのＴＦＴ３１を備える。すなわち、これらのＴＦＴ３１は、ガラス基板２の表面にマトリクス状に配置されている。この他に、ＴＦＴ回路部３は、図示しない、電荷蓄積用のキャパシタ、ゲート線、データ線などを備える。

ＴＦＴ３１は、ガラス基板２の表面に形成されたゲート電極３２と、ゲート電極３２およびガラス基板２の表面を覆うゲート絶縁膜３３と、ゲート電極３２と対向するように形成された半導体層３４と、半導体層３４のゲート電極３２を挟む一方側に接合するように配置されたソース電極３５と、半導体層３４のゲート電極３２を挟む他方側に接合するように配置されたドレイン電極３６と、を備える。さらに、これらＴＦＴ３１とゲート絶縁膜３３の上には、層間絶縁膜３７が形成されている。

（光センサアレイ）
図１に示すように、光センサアレイ４は、第１の検出波長帯域を持つ第１光センサ部４Ａと、第２の検出波長帯域を持つ第２光センサ部４Ｂと、がマトリクスの縦列および横列において交互に配置されている。第１光センサ部４Ａと第２光センサ部４Ｂは、フォトダイオードで構成されている。

図２に示すように、光センサアレイ４は、層間絶縁膜３７の上に画素領域毎にパターン形成された多数の画素電極４１と、これら画素電極４１および層間絶縁膜３７上に撮影領域全体に亘って形成された光電変換層４２と、光電変換層４２の上に形成された透明電極４３と、を備える。画素電極４１は、金属などの導電性材料で形成されている。

図１および図２に示すように、光電変換層４２は、非晶質シリコンでなる第１光電変換層４２Ａと、多結晶シリコンでなる第２光電変換層４２Ｂと、で構成されている。これら第１光電変換層４２Ａおよび第２光電変換層４２Ｂは、画素電極４１と略同様の大きさで画素電極４１と重なるように配置されている。図３に示すように、光電変換層４２は、第１光電変換層４２Ａと、第２光電変換層４２Ｂと、が縦列と横列とにおいて交互に配置されている。

本実施の形態では、透明電極４３が、光センサアレイ４の共通電極として、撮影領域全体に亘って形成されている。図１および図２に示すように、第１光センサ部４Ａは、画素電極４１と、第１光電変換層４２Ａと、透明電極４３と、で構成されている。第２光センサ部４Ｂは、画素電極４１と、第２光電変換層４２Ｂと、透明電極４３と、で構成されている。そして、それぞれの画素電極４１は、層間絶縁膜３７に形成されたコンタクトホールに埋め込まれた取り出し電極３８を介して、対応する画素領域に形成されたＴＦＴ３１のドレイン電極３６に接続されている。

第１光センサ部４Ａは、非晶質シリコンでなる第１光電変換層４２Ａを備えるため、所定の第１の検出波長帯域（例えば、３００ｎｍ〜７００ｎｍ）を持つように設定されている。第２光センサ部４Ｂは、多結晶シリコンでなる第２光電変換層４２Ｂを備えるため、所定の第２の検出波長帯域（例えば、５００ｎｍ〜９００ｎｍ）を持つように設定されている。なお、第１の検出波長帯域と第２の検出波長帯域とは、重ならないように設定されている。

（シンチレータアレイ）
図１および図２に示すように、シンチレータアレイ５は、透明電極４３の上に形成されている。シンチレータアレイ５は、第１シンチレータ部５Ａと、第２シンチレータ部５Ｂと、が縦列および横列において交互に配置されている。そして、第１シンチレータ部５Ａは、第１光センサ部４Ａの上に対応して形成されている。第２シンチレータ部５Ｂは、第２光センサ部４Ｂの上に対応して形成されている。

本実施の形態では、シンチレータアレイ５を構成するシンチレータ材料としては、ＣｓＩ：Ｔｌ，Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ，ＬａＢｒ_３：Ｃｅなどから選択することができる。これらの材料から、第１光センサ部４Ａの第１の検出波長帯域内に入る発光波長帯域となる材料、第２光センサ部４Ｂの第２の検出波長帯域内に入る発光波長帯域となる材料を選択すればよい。第１シンチレータ部５Ａや第２シンチレータ部５Ｂは、これらの材料を、例えば蒸着法、印刷法などを用いて形成することができる。

第１光センサ部４Ａの検出波長帯域とこの第１光センサ部４Ａと対向する第１シンチレータ部５Ａの発光波長帯域との重なる波長領域は、隣接する画素における第２光センサ部４Ｂの検出波長帯域とこの第２光センサ部４Ｂと対向する第２シンチレータ部５Ｂの発光波長帯域との重なる波長領域と分離している。

換言すると、第１光電変換層４２Ａは、第１光センサ部４Ａに対して対向する第１シンチレータ部５Ａの発光波長帯域の光で光電変換を行う。そして、第１光電変換層４２Ａは、第１光センサ部４Ａに隣接する第２光センサ部４Ｂに対して対向する第２シンチレータ５Ｂ部の発光波長帯域の光で光電変換を行わないように設定されている。第２光電変換層４２Ｂは、第２光センサ部４Ｂに対して対向する第２シンチレータ部５Ｂの発光波長帯域の光で光電変換を行う。そして、第２光電変換層４２Ｂは、第２光センサ部４Ｂに隣接する第１光センサ部４Ａに対して対向する第１シンチレータ５Ａ部の発光波長帯域の光で光電変換を行わないように設定されている。

本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１においては、図１０または図１１に示すような発光波長帯域と検出波長帯域の設定も適用することができる。すなわち、図１０は、互いに隣接する画素間において、第１シンチレータ部５Ａと第２シンチレータ部５Ｂの発光波長帯域が部分的に重複している場合である。この場合、この第１シンチレータ部５Ａに対向する第１光センサ部４Ａの検出波長帯域と、この第２シンチレータ部５Ｂに対向する第２光センサ部４Ｂの検出波長帯域とが重複しなければ、互いにクロストークすることなく検出信号Ａと検出信号Ｂを分離できる。

図１１は、互いに隣接する画素間において、第１光センサ部４Ａと第２光センサ部４Ｂの検出波長帯域が部分的に重複している場合である。この場合、この第１光センサ部４Ａと対向する第１シンチレータ部５Ａの検出波長帯域と、この第２光センサ部４Ｂに対向する第２シンチレータ部５Ｂの検出波長帯域と、が重複しなければ、互いにクロストークすることなく検出信号ａと検出信号ｂを分離できる。もちろん、互いに隣接する画素間において、第１光センサ部４Ａと第２光センサ部４Ｂの検出波長帯域同士が分離し、かつ第１シンチレータ部５Ａと第２光センサ部５Ｂの発光波長帯域同士が分離した構成としてもよい。この場合は、第１光センサ部４Ａの検出波長帯域と第１シンチレータ部５Ａの発光波長帯域が重複し、第２光センサ部４Ｂの検出波長帯域と第２シンチレータ部５Ｂの発光波長帯域が重複していればよい。

（光電変換層の製造方法）
ここで、図４−１および図４−２を用いて、光電変換層４２の製造方法について簡単に説明する。図４−１に示すように、ＴＦＴ回路部３および画素電極４１が形成されたガラス基板２を用意する。そして、そのガラス基板２の表面の撮影領域全体に亘って、例えば、真空蒸着法、化学気相成長法などを用いて非晶質シリコンでなる第１光電変換層４２Ａを所定の厚さに堆積させる。

次に、図４−２に示すように、非晶質シリコンでなる第１光電変換層４２Ａの上から選択的にレーザ照射（図中矢印で示す）を行ってアニールする。このとき、選択的にレーザ照射された箇所は、図３に示すようなパターンとなるようにする。すなわち、このレーザ照射された箇所は、非晶質シリコンでなる第１光電変換層４２Ａが多結晶シリコンに変えられて第２光電変換層４２Ｂになる。

（第１の実施の形態の作用および効果）
以上、第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１の構成について説明した。次に、この放射線画像撮影装置１の作用、効果について説明する。

図１に示すように、放射線画像撮影装置１において、第１シンチレータ部５ＡにＸ線Ｒが入射した場合、第１シンチレータ部５Ａの上部に位置する発光点ＬでＸ線Ｒが光に変換される。この発光点Ｌで発光する光は、第１の発光波長帯域の光であり、全方向に拡散する。したがって、発光点Ｌの直下の第１光センサ部４Ａに隣接する第２光センサ部４Ｂにも光（変換光）が入射する。図１では、発光点Ｌから第１光センサ部４Ａに向かう光をＦ５，Ｆ７、両側の第２光センサ部４Ｂに向かう光をＦ６，Ｆ８で示す。

図１に示すように、発光点Ｌの直下の第１光センサ部４Ａで強度の高い光が検出される。これは、第１光センサ部４Ａが第１の検出波長帯域に設定されているため、光Ｆ５，Ｆ７が光電変換に寄与する。この第１光センサ部４Ａに隣接する両側の第２光センサ部４Ｂには、光Ｆ６，Ｆ８が入射する。しかし、光Ｆ６，Ｆ８が入射する第２光センサ部４Ｂの第２光電変換層４２Ｂは、第１の発光波長帯域の光で光電変換を起こさないため、発光点Ｌからの光は検出しない。このため、放射線画像撮影装置１では、所謂クロストークが発生せず、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性の低下を防止できる。

このように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１では、第１シンチレータ部５Ａの発光波長帯域と第１光センサ部４Ａの検出波長帯域とを対応させている。また、第２シンチレータ部５Ｂの発光波長帯域と第２光センサ部４Ｂの検出波長帯域とを対応させている。このため、隣接する画素間での検出波長帯域が重ならない（異なる）ように設計することで、シンチレータアレイ５内で発光が拡散することに起因するノイズの発生を抑制できる。

本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、クロストークに起因する隣接画素へのノイズを抑制することで、撮影画像のコントラスト、解像度が向上する。このため、本実施の形態の放射線画像撮影装置１によれば、撮影時のＸ線Ｒの照射量を低減することが可能となり、被曝線量を抑制できる。

一般に、Ｘ線Ｒから光に変換する効率を高めるためにシンチレータアレイ５の厚さを厚くした場合は、シンチレータアレイ５内の発光点から光センサアレイ４側に到達するまでに、光の光路長が長くなって検出分解能が低下するという課題がある。しかし、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、クロストークの発生を防止できるため、検出分解能の低下を抑制できる。

（第１の実施の形態の変形例１）
図５は、第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１の変形例１を示す。上述の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１では、光センサアレイ４を構成する透明電極４３が共通電極であったが、図５に示す放射線画像撮影装置１Ａのように、画素毎に分離された透明電極４３であってもよい。なお、この変形例１における他の構成は、上記の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１と同様である。

（第１の実施の形態の変形例２）
図６は、第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１の変形例２を示す。上述の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１では、光電変換層４２を、第１光電変換層４２Ａと第２光電変換層４２Ｂとで構成したが、図６に示すように、光電変換層４２を、第１光電変換層４２Ａと、第２光電変換層４２Ｂと、第３光電変換層４２Ｃと、第４光電変換層４２Ｄの４つの光電変換層を備える構成としてもよい。

この変形例２では、光電変換層４２の構成の変更に伴って、シンチレータアレイ５を、第１シンチレータ部５Ａと、第２シンチレータ部５Ｂと、図示しない第３シンチレータ部と、図示しない第４シンチレータ部と、を光電変換層４２に対応して配置することが必要となる。この変形例２では、第1シンチレータ部５Ａの発光波長帯域と第１光電変換層４２Ａの検出波長帯域とを対応させ、第２シンチレータ部５Ｂの発光波長帯域と第２光電変換層４２Ｂの検出波長帯域とを対応させ、図示しない第３シンチレータ部の発光波長帯域と第３光電変換層４２Ｃの検出波長帯域とを対応させ、図示しない第４シンチレータ部の発光波長帯域と第４光電変換層４２Ｄの検出波長帯域とを対応させればよい。

この変形例２によれば、一つの画素に着目したときに、その画素の四方の画素および４つの斜め隣の４つ画素へのクロストークの発生をさらに抑制できるという効果がある。すなわち、図６において、第１光電変換層４２Ａに着目したときに、図中上下方向の両側に第４光電変換層４２Ｄが配置され、左右方向の両側に第２光電変換層４２Ｂが配置され、４つの斜め隣に第３光電変換層４２Ｃが配置された構成なり、さらにクロストークの発生を抑制できる。

（第１の実施の形態の変形例３）
図７は、第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１の変形例３である放射線画像撮影装置１Ｂを示す。上述の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１では、光電変換層４２を非晶質シリコンで形成した第１光電変換層４２Ａに選択的にレーザアニールを施し、多結晶シリコンに変化した第２光電変換層４２Ｂを形成した。この変形例３に係る放射線画像撮影装置１Ｂでは、第１光電変換層４２Ｅと、第２光電変換層４２Ｆと、を別々に、異なる材料で作製したものである。

異なる材料としては、例えば、ケイ素（Ｓｉ）系半導体材料としての単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンなどや、化合物半導体系半導体材料としてのＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）、ＧａＡｓ（ヒ化ガリウム）、ＣｕＩｎＧａＳｅ（銅・インジウム・ガリウム・セレンの化合物）や、有機系半導体材料などの各種の半導体材料を適用することができる。このように、異なる材料を用いて第１光電変換層４２Ａと第２光電変換層４２Ｂとを作り分けることにより、第１光電変換層４２Ａと第２光電変換層４２Ｂの検出波長帯域を確実に分離することが容易になる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１０について説明する。図８は、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１０の要部断面を示す。この放射線画像撮影装置１０は、反射膜を備えた構成例である。なお、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１０の構成において、上記第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１と同一部材は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図８に示すように、この放射線画像撮影装置１０は、ガラス基板２と、ガラス基板２の表面の撮影領域全体に亘って形成された反射膜６と、シンチレータアレイ５と、光センサアレイ４と、ＴＦＴ回路部３と、を備えている。反射膜６の材料としては、Ａｌ，Ａｇ，Ｎｉ，Ａｕなどを用いることができる。シンチレータアレイ５を構成する第１シンチレータ部５Ａと第２シンチレータ部５Ｂは、光センサアレイ４の第１光センサ部４Ａと第２光センサ部４Ｂとに対応するように重ねられている。

この放射線画像撮影装置１０では、Ｘ線ＲをＴＦＴ回路部３側から入射させるようになっている。Ｘ線ＲはＴＦＴ回路部３や光センサ部４では検出されず、シンチレータアレイ５内に入射してから光に変換される。シンチレータアレイ５のそれぞれの第１シンチレータ部５Ａや第２シンチレータ部５Ｂで変換された光は、反射膜６でも反射されて光センサアレイ４側に入射するため、光捕集機能が高く、撮影画像のコントラストを向上できる。なお、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１０における他の作用よび効果は、上記の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、図９を用いて、本発明の第３の実施の形態に係る放射線画像撮影装置２０について説明する。本実施の形態に係る放射線画像撮影装置２０は、カラーフィルタを備えた構成例である。なお、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置２０の構成において、上記第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１と同一部材は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図９に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置２０は、ガラス基板２上に、ＴＦＴ回路部３と、光センサアレイ４と、カラーフィルタアレイ７と、シンチレータアレイ８と、備えている。光センサアレイ４は、画素領域毎にパターン形成された画素電極４１と、光電変換層４２と、共通電極としての透明電極４３と、備えている。

本実施の形態では、光電変換層４２が単一層で形成されている。すなわち、光電変換層４２は、撮影領域全体に共通の半導体膜で形成されている。

（カラーフィルタアレイ）
カラーフィルタアレイ７は、第１カラーフィルタ部７Ａと、第２カラーフィルタ部７Ｂと、が交互に配列された配置で構成される。第１カラーフィルタ部７Ａは、後述する第２の発光波長帯域の光の透過を遮断するように設定されている。第２カラーフィルタ部７Ｂは、後述する第１の発光波長帯域の光を遮断するように設定されている。これら第１カラーフィルタ部７Ａと第２カラーフィルタ部７Ｂは、配列の縦列および横列において交互に配置されている。

（シンチレータアレイ）
図９に示すように、シンチレータアレイ８は、カラーフィルタアレイ７の上に配置されている。そして、シンチレータアレイ８は、互いに発光波長帯域が分離する（異なる）第１シンチレータ部８Ａと、第２シンチレータ部８Ｂと、を備える。第１シンチレータ部８Ａは、所定の第１の発光波長帯域を持つ。第２シンチレータ部８Ｂは、所定の第２の発光波長帯域を持つ。これら第１シンチレータ部８Ａと第２シンチレータ部８Ｂは、配列の縦列および横列において交互に配置されている。そして、第１シンチレータ部８Ａは、第１カラーフィルタ部７Ａの上に対応して形成されている。第２シンチレータ部８Ｂは、第２カラーフィルタ部７Ｂの上に対応して形成されている。

本実施の形態に係る放射線画像撮影装置２０のシンチレータアレイ８を構成するシンチレータ材料は、上述の第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１におけるシンチレータアレイ５の材料と同様である。第１シンチレータ部８Ａ、第２シンチレータ部８Ｂは、半球形状のレンズ構造に形成されている。図９に示すように、Ｘ線Ｒが第２シンチレータ部８Ｂに入射して第２シンチレータ部８Ｂ内の発光点Ｌで光が全方向に向けて拡散する。例えば、図９に示す光Ｆ１５に着目すると、光Ｆ１５は第２シンチレータ部８Ａの表面（空気との境界面）で反射して第２シンチレータ部８Ｂの直下の光電変換層４２側へ入射する。このように、第１シンチレータ部８Ａ、第２シンチレータ部８Ｂが半球形状のレンズ構造であることに起因して、これら第１シンチレータ部８Ａ、第２シンチレータ部８Ｂの直下の光電変換層４２側へ光を入射させて集光させることが可能となる。

また、図９に示す光Ｆ１６に着目すると、光Ｆ１６は、第２シンチレータ部８Ｂから外側へ抜けて隣接する画素側へ入射している。この場合、隣接する画素側では、第１カラーフィルタ部７Ａで第２シンチレータ部８Ｂから入射した第２の波長帯域の光を遮断して隣接する画素側で光検出が行われることがない。このため、放射線画像撮影装置２０では、クロストークの発生を抑制でき、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性を向上できる。本実施の形態に係る放射線画像撮影装置２０の他の作用、効果は、上記した第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１と同様である。なお、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置２０において、光センサアレイ４において、光電変換層４２が非晶質シリコンでなる第1センサ部と多結晶シリコンでなる第２センサ部とを設定してもよい。この場合、第１センサ部の第１の検出波長帯域は、３００〜５００ｎｍ、第２センサ部の第２の検出波長帯域は、７００〜９００ｎｍに設定することが可能である。

［その他の実施の形態］
以上、第１〜３の実施の形態について説明したが、これら実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。

例えば、上記の実施の形態では、光センサアレイ４を、フォトダイオード（シリコンフォトダイオード）を用いて構成したが、ＣＣＤセンサや、ＣＭＯＳセンサなどの各種の光検出素子を適用してもよい。

また、隣接する画素領域の光電変換層が、互いに異なる材料種の半導体層であっても、半導体の材料種が同じで互いに不純物濃度が異なる半導体層であってもよい。上記第３の実施の形態に係る放射線画像撮影装置２０では、光電変換層４２を単一の半導体層で形成したが、第１の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１のように、互いに隣接する画素領域で検出波長帯域の異なる構成の光電変換層４２としてもよい。

上記第１〜３の実施の形態においては、各シンチレータ部を単一の部材で形成したが、個々のシンチレータ部を複数の柱状結晶で形成してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１０，２０ 放射線画像撮影装置
２ ガラス基板（基板）
３ ＴＦＴ回路部
４ 光センサアレイ
４Ａ 第１光センサ部
４Ｂ 第２光センサ部
５ シンチレータアレイ
５Ａ 第１シンチレータ部
５Ｂ 第２シンチレータ部
６ 反射膜
７ カラーフィルタアレイ
７Ａ 第１カラーフィルタ部
７Ｂ 第２カラーフィルタ部
８ シンチレータアレイ
８Ａ 第１シンチレータ部
８Ｂ 第２シンチレータ部
３１ ＴＦＴ
４２ 光電変換層
４２Ａ 第１光電変換層
４２Ｂ 第２光電変換層

Claims (8)

1. 基板と、
   該基板に配置されてそれぞれ画素を構成する、た複数の光センサ部と、
   それぞれの前記光センサ部に対して、一つずつ対向するように配置された、複数のシンチレータ部と、
   を備え、
   前記光センサ部の検出波長帯域と当該光センサ部と対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域との重なる波長領域が、互いに隣接する画素間で分離している
   ことを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記光センサ部は、光電変換層を備え、
   前記光電変換層は、当該光センサ部に対して対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域の光で光電変換を行い、当該光センサ部に隣接する前記光センサ部に対して対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域の光で光電変換を行わない
   ことを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記光センサ部にカラーフィルタ部が設けられ、
   該カラーフィルタ部は、当該光センサ部に対して対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域の光を透過させ、当該光センサ部に隣接する前記光センサ部に対して対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域の光の透過を遮断する
   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. 互いに隣接する前記光センサ部の前記光電変換層は、互いに異なる半導体層の対である
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の放射線画像撮影装置。
5. 前記半導体層の対のうち、一方は非晶質シリコンで形成され、他方は多結晶シリコンで形成される
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線画像撮影装置。
6. 前記半導体層の対は、半導体材料が同じで、互いに不純物濃度が異なる
   ことを特徴とする請求項４に記載の放射線画像撮影装置。
7. 前記光センサ部は前記基板上に配置され、
   前記シンチレータ部は前記光センサ部の上に配置され、
   前記シンチレータ部には、当該シンチレータ部における前記光センサ部と反対側の方向から放射線が入射される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
8. 前記基板上に反射膜が形成され、
   前記シンチレータ部は前記反射膜上に配置され、
   前記光センサ部は前記シンチレータ部の上に配置され、
   前記シンチレータ部には、前記光センサ部を通過した放射線が入射される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。

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