(57)【要約】【課題】位置ズレを生じることなく１回のＸ線の照射で異なるエネルギーのＸ線による放射線画像を得ることができるＸ線検出素子を提供する。【解決手段】シンチレータ３１を基板１の一方の面側のセンサ部２６及びセンサ部２９の外側に設け、シンチレータ３０を基板１の他方の面側に設けて、基板１の一方の面側又は他方の面側から照射されたＸ線をシンチレータ３０、３１で光に変換し、センサ部２９が、一方の面側のシンチレータ３１から照射された光を検出し、センサ部２６が、基板１の他方の面側のシンチレータ３０から照射された光を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性を有する基板と、
前記基板の一方の面側に設けられ、当該一方の面側から照射された光を検出して電荷を発生する第１フォトダイオードと、
前記基板の前記一方の面側に設けられ、前記基板の他方の面側から照射された光を検出して電荷を発生する第２フォトダイオードと、
前記基板の前記一方の面側の前記第１フォトダイオード及び前記第２フォトダイオードの外側と前記基板の前記他方の面側とにそれぞれ設けられ、Ｘ線が照射されると光を発生する波長変換部と、
前記基板の前記一方の面側に設けられ、前記第１フォトダイオードに接続され、当該第１フォトダイオードに発生した電荷を読み出すための第１スイッチング素子と、
前記基板の前記一方の面側に設けられ、前記第２フォトダイオードに接続され、当該前記第２フォトダイオードに発生した電荷を読み出すための第２スイッチング素子と、
を備えたＸ線検出素子。
【請求項２】
前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードは積層して設けられた
請求項１記載のＸ線検出素子。
【請求項３】
前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードは、同じ層に並列に設けられ、
前記第１フォトダイオードの前記他方の面側に光を遮光する第１遮光膜と、
前記第２フォトダイオードの前記一方の面側に光を遮光する第２遮光膜と、
をさらに備えた請求項１記載のＸ線検出素子。
【請求項４】
前記波長変換部は、Ｘ線が照射される照射側が低エネルギーのＸ線に対して感度が高く、非照射側が高エネルギーのＸ線に対して感度が高い
請求項１〜請求項３の何れか１項記載のＸ線検出素子。
【請求項５】
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は、同じ層に形成されている
請求項１〜請求項４の何れか１項記載のＸ線検出素子。
【請求項６】
前記第１フォトダイオード又は前記第２フォトダイオードの少なくとも一方と前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子は、同じ層に形成されている
請求項１〜請求項５の何れか１項記載のＸ線検出素子。
【請求項７】
前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子は、薄膜トランジスタであり、
前記第１フォトダイオード又は前記第２フォトダイオードの少なくとも一方は、ＭＩＳ型のフォトダイオードであり、当該ＭＩＳ型のフォトダイオードの半導体層と前記薄膜トランジスタの半導体活性層と、及び当該フォトダイオードの絶縁層と当該薄膜トランジスタの絶縁層は同じ層に形成された
請求項６項記載のＸ線検出素子。
【請求項８】
Ｘ線は、前記基板の前記一方の面側から照射される
請求項１〜請求項７の何れか１項記載のＸ線検出素子。
【請求項９】
前記基板は、放射線画像を構成する画素の情報としてＸ線を検出する複数の画素部が面方向に設けられており、
前記第１フォトダイオード、前記第２フォトダイオード、前記第１スイッチング素子、及び前記第２スイッチング素子は、前記画素部毎に複数設けられている
請求項１〜請求項８の何れか１項記載のＸ線検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線検出素子に係り、特に、照射されたＸ線により示される画像を検出するＸ線検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Thin film transistor）アクティブマトリックス基板上にＸ線感応層を配置し、Ｘ線情報を直接デジタルデータに変換できるＦＰＤ（flat panel detector）等のＸ線検出素子が実用化されている。このＸ線検出素子は、従来のイメージングプレートに比べて、即時に画像を確認でき、動画も確認できるといったメリットがあり、急速に普及が進んでいる。
【０００３】
この種のＸ線検出素子は、種々のタイプのものが提案されており、例えば、Ｘ線を直接、半導体層で電荷に変換して蓄積する直接変換方式や、Ｘ線を一度ＣｓＩ：Ｔｌ、ＧＯＳ（Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ）などのシンチレータ（波長変換部）で光に変換し、変換した光をフォトダイオードなどのセンサ部で電荷に変換して蓄積する間接変換方式がある。
【０００４】
ところで、放射線画像の撮影において、被写体の同一の部位を異なる管電圧で撮影し、各管電圧での撮影によって得られた放射線画像に重みを付けて差分を演算する画像処理（以下、「サブトラクション画像処理」と呼ぶ）を行うことで、画像中の骨部等の硬部組織に相当する画像部、及び軟部組織に相当する画像部の一方を強調して他方を除去した放射線画像（以下、「エネルギーサブトラクション画像」と呼ぶ）を得る技術が知られている。例えば、胸部の軟部組織に相当するエネルギーサブトラクション画像を用いると、肋骨で隠れていた病変を見ることが可能になり、診断性能を向上させることができる。
【０００５】
アナログＸ線フィルムあるいはイメージングプレートでは、エネルギーサブトラクション画像を得ようとした場合、Ｘ線フィルムあるいはイメージングプレートを２枚重ねてＸ線を１回照射し、各Ｘ線フィルムあるいはイメージングプレートから各々得られる２つの放射線画像にサブトラクション画像処理を行うことでエネルギーサブトラクション画像を得ることができる。
【０００６】
一方、Ｘ線検出素子では、エネルギーサブトラクション画像を得ようとした場合、１枚のＸ線検出素子に対して異なるエネルギーのＸ線を２回連続的に照射して２つの放射線画像を得る撮影方法と、Ｘ線フィルムあるいはイメージングプレートと同様に２枚のＸ線検出素子を重ねてＸ線を１回照射することにより、２つの放射線画像を得る方法が提案されている。
【０００７】
前者の撮影方法は、Ｘ線の照射が２回になることにより、被写体の被曝量が増加し、また、２回の照射の間の画像ズレという原理的なデメリットがある。
【０００８】
これに対し、後者の撮影方法は、Ｘ線検出素子製造時の寸法誤差や振動・膨張による２枚のＸ線検出素子のズレによる画質低下や、Ｘ線源からＸ線が放射状に照射されるため、２枚のＸ線検出素子を重ねた場合に各Ｘ線検出素子から得られる各放射線画像の画素サイズが異なるといったデメリットがあり、また、１枚のＸ線検出素子に比べてコストが上昇するといったデメリットがある。
【０００９】
そこで、本出願人は、特許文献１に、放射線個体検出層を複数枚積層させて各放射線個体検出層から得られる各放射線画像にサブトラクション画像処理を行うことでエネルギーサブトラクション画像を得る場合に、各放射線画像の画素サイズが同一となるように画素サイズの補正を行う技術を開示した。
【特許文献１】特開２０００−２９８１９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、１回のＸ線の照射で異なるエネルギーのＸ線による放射線画像を得る場合に、各放射線画像に位置ズレが無い方が好ましい。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑み、位置ズレを生じることなく１回のＸ線の照射で異なるエネルギーのＸ線による放射線画像を得ることができるＸ線検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明のＸ線検出素子は、光透過性を有する基板と、前記基板の一方の面側に設けられ、当該一方の面側から照射された光を検出して電荷を発生する第１フォトダイオードと、前記基板の前記一方の面側に設けられ、前記基板の他方の面側から照射された光を検出して電荷を発生する第２フォトダイオードと、前記基板の前記一方の面側の前記第１フォトダイオード及び前記第２フォトダイオードの外側と前記基板の前記他方の面側とにそれぞれ設けられ、Ｘ線が照射されると光を発生する波長変換部と、前記基板の前記一方の面側に設けられ、前記第１フォトダイオードに接続され、当該第１フォトダイオードに発生した電荷を読み出すための第１スイッチング素子と、前記基板の前記一方の面側に設けられ、前記第２フォトダイオードに接続され、当該前記第２フォトダイオードに発生した電荷を読み出すための第２スイッチング素子と、を備えている。
【００１３】
本発明のＸ線検出素子は、光を検出して電荷を発生する第１フォトダイオードが、光透過性を有する基板の一方の面側に設けられ、当該一方の面側から照射された光を検出して電荷を発生し、光を検出して電荷を発生する第２フォトダイオードが、前記基板の一方の面側に設けられ、基板の他方の面側から照射された光を検出して電荷を発生する。また、Ｘ線が照射されると光を発生する波長変換部が、前記基板の一方の面側の第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードの外側と前記基板の他方の面側とにそれぞれ設けられ、Ｘ線が照射されると光を発生する。
【００１４】
また、本発明では、第１Ｘ線検出部に接続され、第１Ｘ線検出部に発生した電荷を読み出すための第１スイッチング素子と、第２Ｘ線検出部に接続され、第２Ｘ線検出部に発生した電荷を読み出すための第２スイッチング素子とが基板の一方の面上に設けられている。
【００１５】
このように、本発明によれば、波長変換部を、基板の一方の面側の第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードの外側と前記基板の他方の面側とにそれぞれ設けて、基板の一方の面側又は他方の面側から照射されたＸ線を各波長変換部で光に変換し、第１フォトダイオードが、一方の面側の波長変換部から照射された光を検出し、第２フォトダイオードが、基板の他方の面側の波長変換部から照射された光を検出するので、位置ズレを生じることなく１回のＸ線の照射で異なるエネルギーのＸ線による放射線画像を得ることができる。
【００１６】
なお、請求項１記載の発明は、請求項２に記載の発明のように、前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードを積層して設けてもよい。
【００１７】
また、請求項１記載の発明は、請求項３に記載の発明のように、前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードを、同じ層に並列に設け、前記第１フォトダイオードの前記他方の面側に光を遮光する第１遮光膜と、前記第２フォトダイオードの前記一方の面側に光を遮光する第２遮光膜と、をさらに備えるようにしてもよい。
【００１８】
また、本発明は、請求項４に記載の発明のように、前記波長変換部は、Ｘ線が照射される照射側が低エネルギーのＸ線に対して感度が高く、非照射側が高エネルギーのＸ線に対して感度が高いことが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、請求項５に記載の発明のように、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子を、同じ層に形成してもよい。
【００２０】
また、本発明は、請求項６に記載の発明のように、前記第１フォトダイオード又は前記第２フォトダイオードの少なくとも一方と前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子を、同じ層に形成してもよい。
【００２１】
また、本発明は、請求項７に記載の発明のように、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子が、薄膜トランジスタであり、前記第１フォトダイオード又は前記第２フォトダイオードの少なくとも一方が、ＭＩＳ型のフォトダイオードであり、当該ＭＩＳ型のフォトダイオードの半導体層と前記薄膜トランジスタの半導体活性層と、及び当該フォトダイオードの絶縁層と当該薄膜トランジスタの絶縁層は同じ層に形成することが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、請求項８に記載の発明のように、Ｘ線が、前記基板の前記一方の面側から照射されることが好ましい。
【００２３】
また、本発明は、請求項９に記載の発明のように、前記基板に、放射線画像を構成する画素の情報としてＸ線を検出する複数の画素部が面方向に設けられており、前記第１フォトダイオード、前記第２フォトダイオード、前記第１スイッチング素子、及び前記第２スイッチング素子を、前記画素部毎に複数設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のＸ線検出素子は、波長変換部を、基板の一方の面側の第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードの外側と前記基板の他方の面側とにそれぞれ設けて、基板の一方の面側又は他方の面側から照射されたＸ線を各波長変換部で光に変換し、第１フォトダイオードが、一方の面側の波長変換部から照射された光を検出し、第２フォトダイオードが、基板の他方の面側の波長変換部から照射された光を検出するので、位置ズレを生じることなく１回のＸ線の照射で異なるエネルギーのＸ線による放射線画像を得ることができる、という優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の画像検出器の一実施の形態を適用した放射線画像撮影装置１００について説明する。
【００２６】
［第１の実施の形態］
図１には、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００の全体構成が示されている。
【００２７】
同図に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００は、Ｘ線検出素子１０を備えている。
【００２８】
同図に示すように、Ｘ線検出素子１０は、画素２０が一方向（図１の横方向）及び当該一方向に対する交差方向（図１の縦方向）にマトリクス状に複数設けられている。
【００２９】
また、Ｘ線検出素子１０は、一方向の各画素列毎に走査配線１０１が並列に設けられ、交差方向の各画素列毎に信号配線３が並列に設けられている。なお、本実施の形態に係るＸ線検出素子１０では、交差方向の各画素列毎に２本ずつ信号配線３を設けており、各画素列毎に画素２０の一方側（図１の左側）に信号配線３Ａを設け、画素２０の他方側（図１の右側）に信号配線３Ｂを設けている。
【００３０】
図２には、第１の実施の形態に係るＸ線検出素子１０の１つの画素２０の概略的な構成に示した模式図が示されている。
【００３１】
同図に示すように、画素２０には、Ｘ線に対して感度を有し、Ｘ線を検出して電荷を発生する２つのＸ線検出部２２Ａ、２２Ｂが積層して設けられている。
【００３２】
Ｘ線検出部２２Ａ及びＸ線検出部２２Ｂは、Ｘ線を一度光に変換した後に電荷に変換して蓄積する間接変換方式のものとされている。Ｘ線検出部２２Ａは、基板１の一方の面（図２の上側の面）側に、Ｘ線が照射されると光を発生する波長変換部２８及び波長変換部２８で発生した光が照射されることにより電荷が発生するセンサ部２９を有している。Ｘ線検出部２２Ｂは、基板１の他方の面（図２の下側の面）側にＸ線が照射されると光を発生する波長変換部２４を有し、基板１の一方の面側に波長変換部２４で発生した光が照射されることにより電荷が発生するセンサ部２６を有している。
【００３３】
また、画素２０は、Ｘ線検出部２２Ａに接続され、Ｘ線検出部２２Ａに発生した電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４Ａと、Ｘ線検出部２２Ｂに接続され、Ｘ線検出部２２Ｂに発生した電荷を読み出すためのＴＦＴスイッチ４Ｂと、が設けられている。
【００３４】
ＴＦＴスイッチ４Ａは、ソースがＸ線検出部２２Ａに接続され、ドレインが信号配線３Ａに接続され、ゲートが走査配線１０１に接続されている。ＴＦＴスイッチ４Ｂは、ソースがＸ線検出部２２Ｂに接続され、ドレインが信号配線３Ｂに接続され、ゲートが走査配線１０１に接続されている。
【００３５】
各信号配線３Ａには、当該信号配線３Ａに接続された何れかのＴＦＴスイッチ４ＡがＯＮされることによりＸ線検出部２２Ａに発生して蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れ、各信号配線３Ｂには、当該信号配線３Ｂに接続された何れかのＴＦＴスイッチ４ＢがＯＮされることによりＸ線検出部２２Ｂに発生して蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。
【００３６】
各信号配線３Ａ、３Ｂには、各信号配線３Ａ、３Ｂに流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５（図１参照）が接続されており、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４Ａ、４ＢをＯＮ／ＯＦＦするための制御信号を出力するスキャン信号制御回路１０４が接続されている。
【００３７】
信号検出回路１０５は、各信号配線３Ａ、３Ｂのそれぞれ毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３Ａ、３Ａより入力される電気信号を各増幅回路により増幅して検出することにより、画像を構成する各画素の情報として、各画素２０の２つのＸ線検出部２２Ａ、２２Ｂに発生した電荷量を検出する。
【００３８】
この信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４には、信号検出回路１０５において検出された各画素の情報を各信号配線３Ａによる画像情報と各信号配線３Ｂによる画像情報とに分けて所定の処理を施すとともに、信号検出回路１０５に対して信号検出のタイミングを示す制御信号を出力し、スキャン信号制御回路１０４に対してスキャン信号の出力のタイミングを示す制御信号を出力する信号処理装置１０６が接続されている。なお、各信号配線３Ａ、３Ｂを１つの信号検出回路１０５に接続したが、信号検出回路１０５を２つ設け、信号配線３Ａと信号配線３Ｂを別な信号検出回路１０５に接続するようにしてもよい。これにより、従来の１つの放射線画像を検出するＸ線検出素子に使用される信号検出回路を使用することができる。
【００３９】
次に、図３及び図４を参照して、第１の実施の形態に係るＸ線検出素子１０についてより詳細に説明する。なお、図３には、本実施の形態に係るＸ線検出素子１０の画素２０の詳細な構造を示す平面図が示されており、図４には、図３のＡ−Ａ線断面図が示されている。
【００４０】
図４に示すように、Ｘ線検出素子１０は、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１の一方の面（図４の上側の面）上に、電極３２が形成されている。この電極３２は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、光に対して透過性を有する。なお、本実施の形態では、後述するゲート電極２Ａ、２Ｂ部分にもＩＴＯによって電極３２Ａ、３２Ｂを形成しているが必須の構成ではない。
【００４１】
この基板１及び電極３２の上層には、走査配線１０１（図３参照。）、及び２つのゲート電極２Ａ、２Ｂが形成されている。ゲート電極２Ａ、２Ｂはそれぞれ走査配線１０１に接続されている。この走査配線１０１、及びゲート電極２Ａ、２Ｂが形成された配線層（以下、この配線層を「第１信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜を用いて形成されているが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜１５が形成されている。絶縁膜１５は、ゲート電極２Ａ、２Ｂ上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４Ａ、４Ｂにおけるゲート絶縁膜として作用し、電極３２上に位置する部位が後述するＭＩＳ型のフォトダイオードにおける絶縁層として作用する。絶縁膜１５は、例えば、ＳｉＮＸ 等からなっており、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）成膜により形成される。この絶縁膜１５には電極３２の端部分にコンタクトホール３３が形成されている。
【００４３】
絶縁膜１５上には、ゲート電極２Ａ、２Ｂに対応する位置と電極３２に対応する位置に半導体層８が形成されている。半導体層８は、ゲート電極２Ａ、２Ｂ上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４Ａ、４Ｂにおける半導体活性層（チャネル部）として作用し、電極３２上に位置する部位が後述するＭＩＳ型のフォトダイオードにおける半導体層として作用する。半導体層８は、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００４４】
これらの上層には、ソース電極９Ａ、９Ｂ、及びドレイン電極１３Ａ、１３Ｂが形成されている。このソース電極９Ａ、９Ｂ、及びドレイン電極１３Ａ、１３Ｂが形成された配線層には、ソース電極９Ａ、９Ｂ、及びドレイン電極１３Ａ、１３Ｂとともに、信号配線３Ａ、３Ｂが形成されており、また、半導体層８上に電極３４が形成されている。ソース電極９Ａは信号配線３Ａに接続され（図３参照。）、ソース電極９Ｂは信号配線３Ｂに接続され、ドレイン電極１３Ｂはコンタクトホール３３を介して電極３２に接続されている。ソース電極９Ａ、９Ｂ、ドレイン電極１３Ａ、１３Ｂ、電極３４及び信号配線３Ａ、３Ｂが形成された配線層（以下、この配線層を「第２信号配線層」ともいう。）は、Ａｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした積層膜が用いて形成されるが、これらに限定されるものではない。
【００４５】
このソース電極９Ａ、９Ｂ、ドレイン電極１３Ａ、１３Ｂ、電極３４と半導体層８との間にはコンタクト層（不図示）が形成されている。このコンタクト層は、不純物添加アモルファスシリコン等の不純物添加半導体からなる。
【００４６】
本実施の形態に係るＸ線検出素子１０では、ゲート電極２Ａ、ゲート絶縁膜１５、ソース電極９Ａ、ドレイン電極１３Ａ、及び半導体層８によりＴＦＴスイッチ４Ａが構成され、ゲート電極２Ｂ、ゲート絶縁膜１５、ソース電極９Ｂ、ドレイン電極１３Ｂ、及び半導体層８によりＴＦＴスイッチ４Ｂが構成されている。なお、ＴＦＴスイッチ４ＡはＸ線検出部２２Ａに発生する電荷の極性によってソース電極９Ａとドレイン電極１３Ａが逆となり、ＴＦＴスイッチ４ＢはＸ線検出部２２Ｂに発生する電荷の極性によってソース電極９Ｂとドレイン電極１３Ｂが逆となる。
【００４７】
また、本実施の形態に係るＸ線検出素子１０では、電極３２、半導体層８、絶縁膜１５、及び電極３４によりＭＩＳ型のフォトダイオードが構成されている。本実施の形態では、このフォトダイオードがセンサ部２６に対応する。
【００４８】
この第１信号配線層上には、画素２０の中央部分に信号配線３Ａ、３Ｂと並列に共通電極配線２５が形成されている。この共通電極配線２５は電極３４に接続されている。共通電極配線２５は、不図示のバイアス電源に接続されており、当該バイアス電源から数Ｖ〜数十Ｖ程度のバイアス電圧が供給されている。なお、図３では、共通電極配線２５は後述する共通電極配線３５と重なるため、図示が省略されている。
【００４９】
そして、これらを覆い、基板１上の画素２０が設けられた領域のほぼ全面（ほぼ全領域）には、層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、感光性を有するアクリル樹脂などの有機材料からなり、膜厚が１〜４μｍ、比誘電率が２〜４である。本実施の形態に係るＸ線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２によって層間絶縁膜１２上層と下層に配置される金属間の容量を低く抑えている。また、一般的にこのような材料は平坦化膜としての機能も有しており、下層の段差が平坦化される効果も有する。これにより、上層に配置される半導体層６の形状が平坦化されるため、半導体層６の凹凸による吸収効率の低下や、リーク電流の増加を抑制することができる。この層間絶縁膜１２には、ドレイン電極１３Ａと対向する位置にコンタクトホール１６が形成されている。
【００５０】
層間絶縁膜１２上には、各画素２０毎に、各々コンタクトホール１６を埋めつつ、画素領域を覆うように下部電極１１が形成されている。この下部電極１１は、非晶質透明導電酸化膜（ＩＴＯ）からなり、ドレイン電極１３Ａと接続されている。この下部電極１１は、後述する半導体層６が１μｍ前後と厚い場合には導電性があれば材料に制限がほとんどない。このため、Ａｌ系材料、ＩＴＯ（酸化スズインジウム）など導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。
【００５１】
一方、下部電極１１は、遮光性メタルを主体とする合金、若しくは積層膜とすることが好ましい。これにより、下方からの入射光が干渉することを防ぐ。なお、半導体層６と半導体層８の間、例えば、層間絶縁膜１２上に、光入射を防ぐ目的で、遮光性部材により遮光膜を形成してもよい。また、層間絶縁膜１２自体に遮光性を持たせてもよい。
【００５２】
下部電極１１上には、フォトダイオードとして機能する半導体層６が形成されている。本実施の形態では、半導体層６として、ＰＩＮ構造のフォトダイオードを採用しており、下層からｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層を順に積層して形成する。なお、本実施の形態では、下部電極１１を半導体層６よりも大きくしている。
【００５３】
半導体層６上には、上部電極７が形成されている。この上部電極７には、例えば、ＩＴＯやＩＺＯ（酸化亜鉛インジウム）などの光透過性の高い材料を用いている。
【００５４】
本実施の形態では、下部電極１１、半導体層６、及び上部電極７により構成されるＰＩＮ型のフォトダイオードがセンサ部２９に対応する。
【００５５】
層間絶縁膜１２及び上部電極７上には、保護絶縁膜１７が形成されている。保護絶縁膜１７は、例えば、ＳｉＮx等からなっており、例えば、ＣＶＤ成膜により形成される。保護絶縁膜１７には、共通電極配線３５と上部電極７を接続するためコンタクト部２７が設けられている。
【００５６】
この保護絶縁膜１７上には、共通電極配線３５がＡｌ若しくはＣｕ、又はＡｌ若しくはＣｕを主体とした合金あるいは積層膜で形成される。
【００５７】
コンタクト部２７には、中央に保護絶縁膜１７の形成されたコンタクトホール２７Ａが設けられており、コンタクトホール２７Ａを覆うようにコンタクトパッド２７Ｂが設けられている。
【００５８】
共通電極配線３５は、保護絶縁膜１７に設けられたコンタクト部２７を介して上部電極７と電気的に接続される。この共通電極配線３５には、不図示のバイアス電源が接続されており、当該バイアス電源から数十Ｖ程度のバイアス電圧が供給されている。
【００５９】
このように形成されたＸ線検出素子１０の基板１の一方の面側及び他方の面側には光吸収性の低い接着樹脂４０等を用いてＧＯＳからなるシンチレータ３０、３１が貼り付けられる。本実施の形態では、シンチレータ３０が波長変換部２４に対応し、シンチレータ３１が波長変換部２８に対応する。
【００６０】
次に、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００の動作原理について説明する。
【００６１】
放射線画像撮影装置１００では、放射線画像の撮影する場合、Ｘ線検出素子１０に被写体を透過したＸ線が照射される。この被写体を透過したＸ線には高エネルギーな成分と低エネルギーな成分が含まれる。
【００６２】
Ｘ線検出素子１０は、各画素２０に、図５に示すように、Ｘ線検出部２２Ａ、２２Ｂが積層されている。このため、低エネルギーなＸ線はＸ線検出部２２Ａで吸収されてＸ線検出部２２Ｂまで到達せず、高エネルギーなＸ線はＸ線検出部２２Ａを透過してＸ線検出部２２Ｂまで到達する。よって、Ｘ線検出部２２Ａは、低エネルギーのＸ線に対して感度を有することとなり、Ｘ線検出部２２Ｂは、高エネルギーのＸ線に対して感度を有することとなる。
【００６３】
Ｘ線検出部２２Ａでは、Ｘ線がシンチレータ３１で可視光に変換され、変換された可視光が半導体層６に照射されることにより電荷が発生し、Ｘ線検出部２２Ｂは、Ｘ線がシンチレータ３０で可視光に変換され、変換された可視光が半導体層８に照射されることにより電荷が発生する。このシンチレータ３１、３０は、同じ材料ものを用いたしても、シンチレータ３１で低エネルギーのＸ線が吸収されるため、シンチレータ３０で高エネルギーのＸ線を変換することができる。また、シンチレータ３０、３１は、同じ厚さとしてもよいが、低エネルギーのＸ線に対して感度を持たせる方を高エネルギーのＸ線に対して感度を持たせる方よりも薄くすることが好ましい。本実施の形態では、シンチレータ３１の膜厚を１００μｍとし、シンチレータ３０の膜厚を３００μｍとしている。
【００６４】
また、Ｘ線検出部２２Ａは、低エネルギーの放射線画像を撮影するため、Ｘ線吸収率μが高エネルギー部分にＫ吸収端を持たない、すなわち高エネルギー部分で吸収率μが不連続的に増加することのない元素から母体材料が構成されることが好ましく、Ｘ線検出部２２Ｂは、高エネルギーの放射線画像を撮影するため、シンチレータ３０の高エネルギー部分のＸ線の吸収率μがシンチレータ３１よりも高くなっている材料の組合せが理想的である。このようなシンチレータ３１とシンチレータ３０の組み合わせとしては、例えば、Y2O2S:Tb−Gd2O2s:Tb（GOS）、CsI:Tl−Lu2O2S:Tbなどがあるが、他の材料でも組合せが上記のコンセプトを満たせばよりエネルギーの異なるＸ線による放射線画像を得ることができる。
【００６５】
画像読出時には、ＴＦＴスイッチ４Ａ、４Ｂのゲート電極２Ａ、２Ｂに走査配線１０１を介して順次ＯＮ信号が印加される。これにより、ＴＦＴスイッチ４Ａ、４Ｂは順次ＯＮされ、信号配線３Ａには、Ｘ線検出部２２Ａに発生した電荷が電気信号として流れ、信号配線３Ｂには、Ｘ線検出部２２Ｂに発生した電荷が電気信号として流れる。
【００６６】
信号検出回路１０５は、各信号配線３Ａ、３Ｂに流れ出した電気信号に基づいてＸ線検出部２２Ａ及びＸ線検出部２２Ｂに発生した電荷量を、画像を構成する各画素の情報として検出する。信号処理装置１０６は、信号検出回路１０５において検出された各画素の情報を各信号配線３Ａによる画像情報と各信号配線３Ｂによる画像情報とに分けて所定の処理を施す。これにより、Ｘ線検出素子１０に照射された高エネルギーのＸ線により示される放射線画像を示す画像情報と、低エネルギーのＸ線により示される放射線画像を示す画像情報を得ることができる。
【００６７】
この得られた高エネルギーのＸ線による画像情報と低エネルギーのＸ線による画像情報を用いてサブトラクション画像処理を行うことにより、エネルギーサブトラクション画像を得ることができる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態によれば、シンチレータ３１を基板１の一方の面側のセンサ部２６及びセンサ部２９の外側（すなわち基板１から遠ざかる側）に設け、シンチレータ３０を基板１の他方の面側に設けて、基板１の一方の面側又は他方の面側から照射されたＸ線をシンチレータ３０、３１で光に変換し、各画素２０毎に、センサ部２９が、一方の面側のシンチレータ３１から照射された光を検出し、センサ部２６が、基板１の他方の面側のシンチレータ３０から照射された光を検出するので、Ｘ線検出素子１０によって得られる高エネルギーのＸ線により示される放射線画像と低エネルギーのＸ線により示される放射線画像との間に画素間の位置ズレが発生を生じることなく１回のＸ線の照射で２つのエネルギーの放射線画像を得ることができる。
【００６９】
また、本実施の形態によれば、従来のように２枚のＸ線検出素子を重ねて構成した場合に比べて１枚で構成することができるため製造する際のコスト増加を抑えることができる。
【００７０】
さらに、本実施の形態によれば、センサ部２６をＭＩＳ型のフォトダイオードとし、半導体層８と絶縁膜１５により、ＴＦＴスイッチ４Ａ、４Ｂの半導体活性層及び絶縁層とセンサ部２６の半導体層及び絶縁層を同じ層にしたので、Ｘ線検出素子１０を製造する際のコスト増加を抑えることができる。
【００７１】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態に係る放射線画像撮影装置１００の構成は、上記第１の実施の形態（図１参照）と同一であるので、ここでの説明は省略する。
【００７２】
図６には、第２の実施の形態に係るＸ線検出素子１０の画素２０の詳細な構造を示す平面図が示されており、図７には、図６のＢ−Ｂ線断面図が示されている。
【００７３】
図７に示すように、画素２０は、Ｘ線検出部２２Ａのセンサ部２６と、Ｘ線検出部２２Ｂのセンサ部２９が並んで設けられている。
【００７４】
センサ部２９は、下部電極１１を遮光性メタルを用いて形成することにより他方の面側（基板１側）から照射された光を遮光しており、一方の面側から照射された光を検出して電荷を発生する。センサ部２６は、コンタクトパッド２７Ｂをセンサ部２６の一方の面側を覆うように形成することにより一方の面側から照射された光を遮光しており、他方の面側から照射された光を検出して電荷を発生する。なお、センサ部２９の他方の面側とセンサ部２６の一方の面側にそれぞれ遮光膜を形成して遮光を行うようにしてもよい。
【００７５】
図６に示すように、Ｘ線検出素子１０は、センサ部２６を構成する電極３２、半導体層８、及び電極３４と、センサ部２９を構成する下部電極１１、半導体層６及び上部電極７を並べて同じ層の別々な領域に配置している。
【００７６】
センサ部２６の電極３２は、コンタクトホール３３（図７参照。）を介してＴＦＴスイッチ４Ｂのドレイン電極１３Ｂに接続され、センサ部２９の下部電極１１は、コンタクトホール１６を介してＴＦＴスイッチ４Ａのドレイン電極１３Ａに接続されている。
【００７７】
また、センサ部２６の電極３４は、コンタクト部２７を介して共通電極配線３５に接続され、センサ部２９の上部電極７は、コンタクト部３７を介して共通電極配線３５に接続されている。
【００７８】
このように本実施の形態に係るＸ線検出素子１０は、各画素２０に、センサ部２６とセンサ部２９が並べて別々な領域に設けられているが、シンチレータ３０、３１を積層している。被写体を透過したＸ線は、シンチレータ３１で光に変換されるが、高エネルギーなＸ線はシンチレータ３１を透過してシンチレータ３０まで到達し、光に変換される。
【００７９】
センサ部２９は、シンチレータ３１から照射された光を検出して電荷を発生し、センサ部２６は、シンチレータ３０から照射された光を検出して電荷を発生する。
【００８０】
よって、センサ部２６とシンチレータ３１により構成されるＸ線検出部２２Ａは、低エネルギーのＸ線に対して感度を有することとなり、センサ部２９とシンチレータ３０により構成されるＸ線検出部２２Ｂは、高エネルギーのＸ線に対して感度を有こととなる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態によれば、センサ部２６とセンサ部２９を同じ層にしたので、Ｘ線検出素子１０を製造する際のコスト増加を抑えることができる。また、センサ部２９が、一方の面側のシンチレータ３１から照射された光を検出し、センサ部２６が、基板１の他方の面側のシンチレータ３０から照射された光を検出するので、Ｘ線検出素子１０によって得られる高エネルギーのＸ線により示される放射線画像と低エネルギーのＸ線により示される放射線画像との間に画素間の位置ズレが発生を生じることなく１回のＸ線の照射で２つのエネルギーの放射線画像を得ることができる。
【００８２】
なお、上記第１の実施の形態では、半導体層６と半導体層８の間、例えば、層間絶縁膜１２上に低エネルギのＸ線を吸収するフィルタを形成してもよい。第１の実施の形態のようにＸ線検出部２２Ｂを覆うようにＸ線検出部２２Ａを形成した場合、低エネルギーのＸ線はＸ線検出部２２Ａによって吸収され、Ｘ線検出部２２Ａが低エネルギのＸ線を吸収するフィルタを兼ねるが、Ｘ線検出部２２ＢのＸ線検出部２２Ａ側に低エネルギのＸ線を吸収するフィルタを有することが好ましい。
【００８３】
また、上記第１の実施の形態では、センサ部２６をＭＩＳ型のフォトダイオードとした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、センサ部２６をＰＩＮ型のフォトダイオードとしてもよい。また、センサ部２９をＭＩＳ型のフォトダイオードとしてもよい。
【００８４】
本実施の形態のような無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板に形成可能なフォトダイオードとしては、
（１）ＰＩＮ型：下層よりＰ＋、アモルファスシリコン（IntrinsicのＩ）、Ｎ＋（ＶＤＤ＞０）
（２）ＮＩＰ型：下層よりＮ＋、アモルファスシリコン（IntrinsicのＩ）、Ｐ＋（ＶＤＤ＜０）但しＰ＋＝（Ｐ型不純物添加アモルファスシリコン）、Ｎ＋=(Ｎ型不純物添加アモルファスシリコン）
（３）ＭＩＳ型：下部電極(M)を絶縁膜(I)で覆い、絶縁膜上層に、アモルファスシリコン(S)、Ｎ＋    ＭＩＳ＝Metal, Insulator, Semiconductor
（４）ＴＦＴ型ダイオード  ：例えば、特開平６−２３７００７公報参照
がある。
【００８５】
例えば、センサ部２９をＰＩＮ型のフォトダイオードとし、センサ部２６をＭＩＳ型のフォトダイオードとした場合（上記第１の実施の形態の場合）、センサ部２６はＴＦＴスイッチ４Ａ、４Ｂと同層に形成可能となる。また、診断画像の撮影をセンサ部２９で実施する場合は、フレームレートの高速化が可能となる。
【００８６】
また、例えば、センサ部２９をＭＩＳ型のフォトダイオードとし、センサ部２６もＭＩＳ型のフォトダイオードとした場合、センサ部２６はＴＦＴスイッチ４Ａ、４Ｂと同層に形成可能であり、また、両フォトダイオードともＭＩＳ型であるため、周辺回路を共通化できる。
【００８７】
また、例えば、センサ部２９をＰＩＮ型のフォトダイオードとし、センサ部２６もＰＩＮ型のフォトダイオードとした場合、フォトダイオードをＴＦＴスイッチ４Ａ、４Ｂと別に形成する必要があるが、連続撮影時のフレームレートの高速化に対応できる。
【００８８】
さらに、例えば、センサ部２９をＰＩＮ型のフォトダイオードとし、センサ部２６をＴＦＴ型ダイオードとした場合、ＴＦＴ型ダイオードはスイッチングのＴＦＴとフォトセンサを共通化できる。
【００８９】
また、上記各実施の形態では、図１に示すように、一方向の各画素列毎に１本ずつ走査配線１０１を設けて、各画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４Ａ、４Ｂを同じ走査配線１０１に接続した場合について説明したが、例えば、一方向の各画素列毎に２本ずつ走査配線１０１を設けて、各画素列の各画素２０のＴＦＴスイッチ４ＡとＴＦＴスイッチ４Ｂを別な走査配線１０１に接続して、ＴＦＴスイッチ４ＡとＴＦＴスイッチ４Ｂを別々にスイッチングするようにしてもよい。また、この場合、交差方向の各画素列毎に１本ずつ信号配線３を設けてＴＦＴスイッチ４ＡとＴＦＴスイッチ４Ｂを同じ信号配線３に接続するようにしてもよい。
【００９０】
その他、上記各実施の形態で説明した放射線画像撮影装置１００の構成（図１参照。）及びＸ線検出素子１０の構成（図２〜図７）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】実施の形態に係る放射線画像撮影装置の全体構成を示す構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係るＸ線検出素子の１つの画素の概略的な構成に示した模式図である。
【図３】第１の実施の形態に係るＸ線検出素子の構成を示す平面図である。
【図４】第１の実施の形態に係るＸ線検出素子の線断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係るＸ線検出素子の１つの画素に入射したＸ線の流れを示した模式図である。
【図６】第２の実施の形態に係るＸ線検出素子の線断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係るＸ線検出素子の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１    基板
４Ａ  ＴＦＴスイッチ（第１スイッチング素子）
４Ｂ  ＴＦＴスイッチ（第２スイッチング素子）
６    半導体層
８    半導体層
１０  Ｘ線検出素子
１１  下部電極（第１遮光膜）
１２  層間絶縁膜
２０  画素（画素部）
２２Ａ  Ｘ線検出部
２２Ｂ  Ｘ線検出部
２４  波長変換部
２６  センサ部（第２フォトダイオード）
２７Ｂ  コンタクトパッド（第２遮光膜）
２８  波長変換部
２９  センサ部（第１フォトダイオード）
３０  シンチレータ（波長変換部）
３１  シンチレータ（波長変換部）
１００  放射線画像撮影装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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