(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号を出力する放射線検知素子と、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積するセンサ部及び制御信号線から出力された画像取得用制御信号に基づいて前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を備えた複数の放射線画像取得用画素と、が接続された複数の特定信号配線と、
複数の前記特定信号配線の各々に設けられ、かつ、前記特定信号配線に接続された複数の前記放射線画像取得用画素から出力された電気信号に基づいて、前記放射線画像取得用画素の前記センサ部に蓄積された電荷量の前記放射線画像取得用画素の数に応じた累積値を検出する電荷量検出手段と、
前記電荷量検出手段で検出された電荷量と、予め定められた電荷量とを比較した比較結果に基づいて、前記特定信号配線の断線を検出する断線検出手段と、
を備えた放射線検出器。
【請求項２】
前記放射線検知素子は、前記スイッチング素子が短絡している画素である、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項３】
前記放射線検知素子から出力される電気信号の出力を制御する放射線検知用制御信号を前記放射線検知素子に出力する検知素子用制御信号線を備えた、請求項１に記載の放射線検出器。
【請求項４】
前記放射線検知素子から前記特定信号配線に出力される電気信号に基づいて、放射線の照射開始を検知する検知手段と、
前記断線検出手段が断線を検出しなかった前記特定信号配線に前記放射線検知素子から出力された電気信号に基づいて、放射線の照射開始を検知するよう前記検知手段を制御する制御手段と、
を備えた、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項５】
前記電荷量検出手段は、放射線が非照射の場合に前記放射線画像取得用画素の前記センサ部に蓄積された電荷に応じて出力された電気信号に基づいて、前記累積値を検出する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項６】
前記断線検出手段の検出結果を記憶する記憶手段を備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項７】
前記断線検出手段が断線を検出した前記特定信号配線の本数、及び前記断線検出手段が断線を検出した前記特定信号配線の本数が予め定められた本数以上の場合に前記予め定められた本数以上であること、の少なくともいずれかを報知する報知手段を備えた、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の放射線検出器。
【請求項８】
放射線を照射する照射装置と、
前記照射装置から照射された放射線を検出して、検出した放射線に応じた放射線画像を取得する、前記請求項１から前記請求項７のいずれか１項に記載の放射線検出器と、
を備えた放射線画像撮影システム。
【請求項９】
コンピュータを、
照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号を出力する放射線検知素子と、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積するセンサ部及び制御信号線から出力された画像取得用制御信号に基づいて前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を備えた複数の放射線画像取得用画素と、が接続された複数の特定信号配線の各々に設けられ、かつ、前記特定信号配線に接続された複数の前記放射線画像取得用画素から出力された電気信号に基づいて、前記放射線画像取得用画素の前記センサ部に蓄積された電荷量の前記放射線画像取得用画素の数に応じた累積値を検出する電荷量検出手段で検出された電荷量と、予め定められた電荷量とを比較した比較結果に基づいて、前記特定信号配線の断線を検出する断線検出手段として機能させるための断線検出プログラム。
【請求項１０】
照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号を出力する放射線検知素子と、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積するセンサ部及び制御信号線から出力された画像取得用制御信号に基づいて前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を備えた複数の放射線画像取得用画素と、が接続された複数の特定信号配線の各々に設けられ、かつ、前記特定信号配線に接続された複数の前記放射線画像取得用画素から出力された電気信号に基づいて、前記放射線画像取得用画素の前記センサ部に蓄積された電荷量の前記放射線画像取得用画素の数に応じた累積値を検出する電荷量検出工程と、
前記電荷量検出工程で検出された電荷量と、予め定められた電荷量とを比較した比較結果に基づいて、前記特定信号配線の断線を検出する断線検出工程と、
を備えた放射線検出器の断線検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線検出器、放射線画像撮影システム、断線検出プログラム、及び断線検出方法に係り、特に医療用の放射線画像を撮影する放射線検出器、放射線画像撮影システム、断線検出プログラム、及び断線検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療診断を目的とした放射線画像の撮影を行うための放射線検出器が知られている。当該放射線検出器は、放射線照射装置から照射され、被検体を透過した放射線を検出して放射線画像を撮影する。当該放射線検出器は、照射された放射線に応じて発生した電荷を収集して読み出すことにより放射線画像の撮影を行う。
【０００３】
このような放射線検出器として、放射線または、放射線が変換された光が照射されることにより電荷を発生する光電変換素子等によるセンサ部と、センサ部で発生した電荷を読み出すスイッチング素子と、を備えた放射線検出素子と共に、前記スイッチング素子から読み出された電荷に基づいて、放射線の照射が開始（放射線画像の撮影が開始）されたことを検知する検知部を備えたものが知られている。
【０００４】
このような放射線検出器では、放射線検出素子に欠陥が生じていると、適正な放射線画像を取得することができない場合があるため、放射線検出器の欠陥を検出する技術が知られている。例えば、特許文献１には、被写体がない状態で撮影された第１の画像データと、被写体がある状態で撮影された第２の画像データとを用いて画像欠陥を検出して補正する技術が記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、射線撮像分野において、放射線の非照射時における放射線検出素子に溜まった電荷を取り出し、アナログマルチプレクサから出力された電気信号に応じたダーク読取値のみに基づいて放射線検出素子が欠陥画素であるか否かを判定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５３６６８号公報
【特許文献２】特開２０１０−７４６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に記載の技術では、放射線を放射線検出器に照射させて撮影した放射線画像を取得する必要があった。特に、放射線画像に線欠陥が生じる原因となる信号配線の断線の検出では、放射線を照射しない場合、断線している信号配線と断線していない信号配線とのデータ差（コントラスト）が小さく、検出が困難な場合があった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、ダーク読取値が小さい場合、適切に断線を検出できない場合があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、一画素から出力される電荷量が少ない場合でも、特定信号配線の断線を検出することができる、放射線検出器、放射線画像撮影システム、断線検出プログラム、及び断線検出方法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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の放射線検出器は、照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号を出力する放射線検知素子と、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積するセンサ部及び制御信号線から出力された画像取得用制御信号に基づいて前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子と、を備えた複数の放射線画像取得用画素と、が接続された複数の特定信号配線と、複数の前記特定信号配線の各々に設けられ、かつ、前記特定信号配線に接続された複数の前記放射線画像取得用画素から出力された電気信号に基づいて、前記放射線画像取得用画素の前記センサ部に蓄積された電荷量の前記放射線画像取得用画素の数に応じた累積値を検出する電荷量検出手段と、前記電荷量検出手段で検出された電荷量と、予め定められた電荷量とを比較した比較結果に基づいて、前記特定信号配線の断線を検出する断線検出手段と、を備える。
【００１１】
複数の特定信号配線の各々には、照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号を出力する放射線検知素子と、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積するセンサ部及び制御信号線から出力された画像取得用制御信号に基づいて前記センサ部から電荷を読み出して電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子と、を備えた複数の放射線画像取得用画素と、が接続されている。
【００１２】
当該特定信号配線が断線している場合、当該特定信号配線に接続された放射線検知素子及び放射線画像取得用画素からは、放射線に応じて発生した電荷を読み出すことができない。
【００１３】
そこで、電荷量検出手段が、複数の特定信号配線の各々に設けられ、かつ、特定信号配線に接続された複数の放射線画像取得用画素から出力された電気信号に基づいて、放射線画像取得用画素のセンサ部に蓄積された電荷量の放射線画像取得用画素の数に応じた累積値を検出する。さらに、断線検出手段が、電荷量検出手段で検出された電荷量と、予め定められた電荷量とを比較した比較結果に基づいて、特定信号配線の断線を検出する。
【００１４】
このように、特定信号配線毎に、電荷量検出手段が設けられており、電荷量検出手段で検出した電荷量に基づいて特定信号配線の断線を検出するため、一画素から出力される電荷量が少ない場合でも、特定信号配線の断線を検出することができる。また、複数の特定信号配線のいずれが断線したのかを検出することができる。
【００１５】
また、本発明は、請求項２に記載の放射線検出器のように、前記放射線検知素子は、前記スイッチング素子が短絡している画素とすることができる。
【００１６】
また、本発明は、請求項３に記載の放射線検出器のように、前記放射線検知素子から出力される電気信号の出力を制御する放射線検知用制御信号を前記放射線検知素子に出力する検知素子用制御信号線を備えることができる。
【００１７】
また、本発明は、請求項４に記載の放射線検出器のように、前記放射線検知素子から前記特定信号配線に出力される電気信号に基づいて、放射線の照射開始を検知する検知手段と、前記断線検出手段が断線を検出しなかった前記特定信号配線に前記放射線検知素子から出力された電気信号に基づいて、放射線の照射開始を検知するよう前記検知手段を制御する制御手段と、を備えることができる。
【００１８】
このように、断線を検出した特定信号配線に接続されている放射線検知素子を放射線の照射開始の検知に使用しないようにすることにより、放射線の照射開始の検知精度を高めることができる。
【００１９】
また、本発明は、請求項５に記載の放射線検出器のように、前記電荷量検出手段は、放射線が非照射の場合に前記放射線画像取得用画素の前記センサ部に蓄積された電荷に応じて出力された電気信号に基づいて、前記累積値を検出することができる。
また、本発明は、請求項６に記載の放射線検出器のように、前記断線検出手段の検出結果を記憶する記憶手段を備えることができる。
【００２０】
また、本発明は、請求項７に記載の放射線検出器のように、前記断線検出手段が断線を検出した前記特定信号配線の本数、及び前記断線検出手段が断線を検出した前記特定信号配線の本数が予め定められた本数以上の場合に前記予め定められた本数以上であること、の少なくともいずれかを報知する報知手段を備えることができる。
【００２１】
請求項８に記載の放射線画像撮影システムは、放射線を照射する照射装置と、前記照射装置から照射された放射線を検出して、検出した放射線に応じた放射線画像を取得する、前記請求項１から前記請求項７のいずれか１項に記載の放射線検出器と、を備えた放射線画像撮影システム。
【００２２】
請求項９に記載の断線検出プログラムは、コンピュータを、照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号を出力する放射線検知素子と、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積するセンサ部及び制御信号線から出力された画像取得用制御信号に基づいて前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を備えた複数の放射線画像取得用画素と、が接続された複数の特定信号配線の各々に設けられ、かつ、前記特定信号配線に接続された複数の前記放射線画像取得用画素から出力された電気信号に基づいて、前記放射線画像取得用画素の前記センサ部に蓄積された電荷量の前記放射線画像取得用画素の数に応じた累積値を検出する電荷量検出手段で検出された電荷量と、予め定められた電荷量とを比較した比較結果に基づいて、前記特定信号配線の断線を検出する断線検出手段として機能させるためのものである。
【００２３】
請求項１０に記載の断線検出方法は、照射された放射線に応じて発生した電荷に応じた電気信号を出力する放射線検知素子と、照射された放射線に応じて発生した電荷を蓄積するセンサ部及び制御信号線から出力された画像取得用制御信号に基づいて前記センサ部から前記電荷を読み出して前記電荷に応じた電気信号を出力するスイッチング素子を備えた複数の放射線画像取得用画素と、が接続された複数の特定信号配線の各々に設けられ、かつ、前記特定信号配線に接続された複数の前記放射線画像取得用画素から出力された電気信号に基づいて、前記放射線画像取得用画素の前記センサ部に蓄積された電荷量の前記放射線画像取得用画素の数に応じた累積値を検出する電荷量検出工程と、前記電荷量検出工程で検出された電荷量と、予め定められた電荷量とを比較した比較結果に基づいて、前記特定信号配線の断線を検出する断線検出工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、一画素から出力される電荷量が少ない場合でも、特定信号配線の断線を検出することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施の形態に係る放射線画像撮影システムの一例の概略構成を示す概略構成図である。
【図２】本実施の形態に係る放射線検出器の全体構成の一例を示す構成図である。
【図３】本実施の形態に係る放射線検出素子の構成の一例を示す平面図である。
【図４】本実施の形態に係る放射線検出素子の一例の線断面図である。
【図５】本実施の形態に係る放射線検出素子の一例の線断面図である。
【図６】本実施の形態に係る放射線検出器の信号検出回路の概略構成の一例を示す概略構成図である。
【図７】本実施の形態に係る放射線検出器の制御部で実行される、特定信号配線の断線の有無の検出動作の流れの一例を示したフローチャートである。
【図８】本実施の形態に係る放射線検出器における電荷量の累積値の検出動作の流れの一例を示したタイムチャートである。
【図９】その他の形態に係る放射線検知素子の構成の一例を示す平面図である。
【図１０】その他の形態に係る放射線検知素子の構成の一例を示す平面図である。
【図１１】その他の形態に係る放射線検知素子の構成の一例を示す平面図である。
【図１２】その他の形態に係る放射線検知素子の構成の一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、各図面を参照して本実施の形態の一例について説明する。
【００２７】
まず、本実施の形態の放射線検出器を用いた放射線画像撮影システムの概略構成について説明する。図１は、本実施の形態の放射線画像撮影システムの一例の概略構成図である。
【００２８】
放射線画像撮影システム２００は、放射線（例えばエックス線（Ｘ線）等）を被検体２０６に照射する放射線照射装置２０４と、放射線照射装置２０４から照射され、被検体２０６を透過した放射線を検出する放射線検出素子１０を備えた放射線検出器１００と、放射線画像の撮影を指示すると共に、放射線検出器１００から放射画像を取得する制御装置２０２と、を備えて構成されている。制御装置２０２の制御に基づいたタイミングで、放射線照射装置２０４から照射され撮影位置に位置している被検体２０６を透過することで画像情報を担持した放射線は放射線検出器１００に照射される。
【００２９】
次に、本実施の形態の放射線検出器１００の概略構成について説明する。本実施の形態では、Ｘ線等の放射線を一旦光に変換し、変換した光を電荷に変換する間接変換方式の放射線検出素子１０に本発明を適用した場合について説明する。本実施の形態では、放射線検出器１００は、間接変換方式の放射線検出素子１０を備えて構成されている。なお、図２では、放射線を光に変換するシンチレータは省略している。
【００３０】
放射線検出素子１０には、光を受けて電荷を発生し、発生した電荷を蓄積するセンサ部１０３と、センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子であるＴＦＴスイッチ４と、を含んで構成される画素２０が複数、マトリックス状に配置されている。本実施の形態では、シンチレータによって変換された光が照射されることにより、センサ部１０３が、電荷が発生する。
【００３１】
画素２０は、一方向（図２の横方向、以下「行方向」ともいう）及び当該行方向に対する交差方向（図２の縦方向、以下「列方向」ともいう）にマトリクス状に複数配置されている。図２では、画素２０の配列を簡略化して示しているが、例えば、画素２０は行方向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている。
【００３２】
本実施の形態では、複数の画素２０のうち、放射線画像取得用の画素２０Ａと放射線検知用の画素２０Ｂが予め定められている。図２では、放射線検知用の画素２０Ｂを破線で囲んでいる。放射線画像取得用の画素２０Ａは、放射線を検出して放射線が示す画像を生成するために用いられ、放射線検知用の画素２０Ｂは、放射線を検知するために用いられる画素であり、電荷の蓄積期間であっても、電荷を出力する画素である（詳細後述）。
【００３３】
また、放射線検出素子１０には、基板１（図３参照）上に、ＴＦＴスイッチ４をＯＮ／ＯＦＦするための複数の走査配線１０１と、上記センサ部１０３に蓄積された電荷を読み出すための複数の信号配線３と、が互いに交差して設けられている。本実施の形態では、一方向の各画素列に信号配線３が１本ずつ設けられ、交差方向の各画素列に走査配線１０１が１本ずつ設けられており、例えば、画素２０が行向及び列方向に１０２４×１０２４個配置されている場合、信号配線３及び走査配線１０１は１０２４本ずつ設けられている。
【００３４】
さらに、放射線検出素子１０には、各信号配線３と並列に共通電極配線２５が設けられている。共通電極配線２５は、一端及び他端が並列に接続されており、一端が所定のバイアス電圧を供給する電源１１０に接続されている。センサ部１０３は共通電極配線２５に接続されており、共通電極配線２５を介してバイアス電圧が印加されている。
【００３５】
走査配線１０１には、各ＴＦＴスイッチ４をスイッチングするための制御信号が流れる。このように制御信号が各走査配線１０１に流れることによって、各ＴＦＴスイッチ４がスイッチングされる。
【００３６】
信号配線３には、各画素２０のＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態に応じて、各画素２０に蓄積された電荷に応じた電気信号が流れる。より具体的には、各信号配線３には、当該信号配線３に接続された画素２０の何れかのＴＦＴスイッチ４がＯＮされることにより蓄積された電荷量に応じた電気信号が流れる。
【００３７】
各信号配線３には、各信号配線３に流れ出した電気信号を検出する信号検出回路１０５が接続されている。また、各走査配線１０１には、各走査配線１０１にＴＦＴスイッチ４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。図２では、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を１つに簡略化して示しているが、例えば、信号検出回路１０５及びスキャン信号制御回路１０４を複数設けて所定本（例えば、２５６本）毎に信号配線３又は走査配線１０１を接続する。例えば、信号配線３及び走査配線１０１が１０２４本ずつ設けられている場合、スキャン信号制御回路１０４を４個設けて２５６本ずつ走査配線１０１を接続し、信号検出回路１０５も４個設けて２５６本ずつ信号配線３を接続する。
【００３８】
信号検出回路１０５は、各信号配線３毎に、入力される電気信号を増幅する増幅回路（図６参照）を内蔵している。信号検出回路１０５では、各信号配線３より入力される電気信号を増幅回路により増幅し、ＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）によりデジタル信号へ変換する（詳細後述）。
【００３９】
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において変換されたデジタル信号に対してノイズ除去などの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制御部１０６が接続されている。
【００４０】
本実施の形態の制御部１０６は、マイクロコンピュータによって構成されており、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ及びＲＡＭ、フラッシュメモリ等からなる不揮発性の記憶部を備えている。制御部１０６は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、放射線画像の撮影のための制御を行う。また、制御部１０６は、上記所定の処理が施された画像データに対して、各放射線検知用の画素２０Ｂの画像データを補間する処理（補間処理）を行って、照射された放射線が示す画像を生成する。すなわち、制御部１０６は、各放射線検知用の画素２０Ｂの画像データを、上記所定の処理が施された画像データに基づいて補間することで、照射された放射線が示す画像を生成する。
【００４１】
図３には、本実施形態に係る間接変換方式の放射線検出素子１０の構造を示す平面図が示されており、図４には、図３の放射線画像取得用の画素２０ＡのＡ−Ａ線断面図が示されており、図５には、図３の放射線検知用の画素２０ＢのＢ−Ｂ線断面図が示されている。
【００４２】
図４に示すように、放射線検出素子１０の画素２０Ａは、無アルカリガラス等からなる絶縁性の基板１上に、走査配線１０１（図３参照）、ゲート電極２が形成されており、走査配線１０１とゲート電極２は接続されている（図３参照）。この走査配線１０１、ゲート電極２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。
【００４３】
この第１信号配線層上には、一面に絶縁膜１５が形成されており、ゲート電極２上に位置する部位がＴＦＴスイッチ４におけるゲート絶縁膜として作用する。この絶縁膜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。
【００４４】
絶縁膜１５上のゲート電極２上には、半導体活性層８が島状に形成されている。この半導体活性層８は、ＴＦＴスイッチ４のチャネル部であり、例えば、アモルファスシリコン膜からなる。
【００４５】
これらの上層には、ソース電極９、及びドレイン電極１３が形成されている。このソース電極９及びドレイン電極１３が形成された配線層には、ソース電極９、ドレイン電極１３とともに、信号配線３が形成されている。ソース電極９は信号配線３に接続されている（図３参照。）。ソース電極９、ドレイン電極１３、及び信号配線３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。当該ソース電極９及びドレイン電極１３と半導体活性層８との間には不純物添加アモルファスシリコン等による不純物添加半導体層（図示省略）が形成されている。これらによりスイッチング用のＴＦＴスイッチ４が構成される。なお、ＴＦＴスイッチ４は後述する下部電極１１により収集、蓄積される電荷の極性によってソース電極９とドレイン電極１３が逆となる。
【００４６】
これら第２信号配線層を覆い、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、ＴＦＴスイッチ４や信号配線３を保護するために、ＴＦＴ保護膜層３０が形成されている。このＴＦＴ保護膜層３０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。
【００４７】
このＴＦＴ保護膜層３０上には、塗布型の層間絶縁膜１２が形成されている。この層間絶縁膜１２は、低誘電率（比誘電率εｒ＝２〜４）の感光性の有機材料（例えば、ポジ型感光性アクリル系樹脂：メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤を混合した材料など）により１〜４μｍの膜厚で形成されている。
【００４８】
本実施の形態に係る放射線検出素子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。本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、この層間絶縁膜１２及びＴＦＴ保護膜層３０のドレイン電極１３と対向する位置にコンタクトホール１７が形成されている。
【００４９】
層間絶縁膜１２上には、コンタクトホール１７を埋めつつ、画素領域を覆うようにセンサ部１０３の下部電極１１が形成されており、この下部電極１１は、ＴＦＴスイッチ４のドレイン電極１３と接続されている。この下部電極１１は、後述する半導体層２１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など導電性の金属を用いて形成すれば問題ない。
【００５０】
一方、半導体層２１の膜厚が薄い場合（０．２〜０．５μｍ前後）、半導体層２１で光が吸収が十分でないため、ＴＦＴスイッチ４への光照射によるリーク電流の増加を防ぐため、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。
【００５１】
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２１が形成されている。本実施の形態では、半導体層２１として、ｎ＋層、ｉ層、ｐ＋層（ｎ＋アモルファスシリコン、アモルファスシリコン、ｐ＋アモルファスシリコン）を積層した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２１Ａ、ｉ層２１Ｂ、ｐ＋層２１Ｃを順に積層して形成する。ｉ層２１Ｂは、光が照射されることにより電荷（一対の自由電子と自由正孔）が発生する。ｎ＋層２１Ａ及びｐ＋層２１Ｃは、コンタクト層として機能し、下部電極１１及び後述する上部電極２２とｉ層２１Ｂをと電気的に接続する。
【００５２】
各半導体層２１上には、それぞれ個別に上部電極２２が形成されている。この上部電極２２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。本実施の形態に係る放射線検出素子１０では、上部電極２２や半導体層２１、下部電極１１を含んでセンサ部１０３が構成されている。
【００５３】
層間絶縁膜１２、半導体層２１及び上部電極２２上には、上部電極２２に対応する一部で開口２７Ａを持ち、各半導体層２１を覆うように、塗布型の層間絶縁膜２３が形成されている。
【００５４】
この層間絶縁膜２３上には、共通電極配線２５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ている。共通電極配線２５は、開口２７Ａ付近にコンタクトパッド２７が形成され、層間絶縁膜２３の開口２７Ａを介して上部電極２２と電気的に接続される。
【００５５】
一方、図５に示すように、放射線検出素子１０の放射線検知用の画素２０Ｂでは、ソース電極９とドレイン電極１３とが接触するようにＴＦＴスイッチ４が形成されている。すなわち、画素２０Ｂでは、ＴＦＴスイッチ４のソースとドレインが短絡している。これにより、画素２０Ｂでは、下部電極１１に収集された電荷がＴＦＴスイッチ４のスイッチング状態にかかわらず信号配線３に流れ出す。
【００５６】
このように形成された放射線検出素子１０には、必要に応じてさらに光吸収性の低い絶縁性の材料により保護膜が形成されて、その表面に光吸収性の低い接着樹脂を用いてＧＯＳ等からなるシンチレータが貼り付けられる。
【００５７】
次に、本実施の形態の信号検出回路１０５の概略構成について説明する。図６は、本実施の形態の信号検出回路１０５の一例の概略構成図である。本実施の形態の信号検出回路１０５は、増幅回路５０、及びＡＤＣ（アナログ・デジタル変換器）５４を備えて構成されている。なお、図６では、図示を省略したが増幅回路５０は、信号配線３毎に設けられている。すなわち、信号検出回路１０５は、放射線検出素子１０の信号配線３の数と同じ数の、複数の増幅回路５０を備えて構成されている。
【００５８】
増幅回路５０は、チャージアンプ回路で構成されており、オペアンプ等のアンプ５２と、アンプ５２に並列に接続されたコンデンサＣと、アンプ５２に並列に接続された電荷リセット用のスイッチＳＷ１と、を備えて構成されている。
【００５９】
増幅回路５０では、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオフの状態で画素２０のＴＦＴスイッチ４により電荷（電気信号）が読み出され、コンデンサＣにＴＦＴスイッチ４により読み出された電荷が蓄積され、蓄積される電荷量に応じてアンプ５２から出力される電圧値が増加するようになっている。
【００６０】
また、制御部１０６は、電荷リセット用スイッチＳＷ１に電荷リセット信号を印加して電荷リセット用のスイッチＳＷ１のオン／オフを制御するようになっている。なお、電荷リセット用のスイッチＳＷ１がオン状態とされると、アンプ５２の入力側と出力側とが短絡され、コンデンサＣの電荷が放電される。
【００６１】
ＡＤＣ５４は、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）スイッチＳＷがオン状態において、増幅回路５０から入力されたアナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換する機能を有するものである。ＡＤＣ５４は、デジタル信号に変換した電気信号を制御部１０６に順次出力する。
【００６２】
なお、本実施の形態のＡＤＣ５４には、信号検出回路１０５に備えられた全ての増幅回路５０から出力された電気信号が入力される。すなわち、本実施の形態の信号検出回路１０５は、増幅回路５０（信号配線３）の数にかかわらず、１つのＡＤＣ５４を備えている。
【００６３】
本実施の形態では、放射線検知用の画素２０Ｂが接続された信号配線３（以下、特定信号配線３という。図２の場合、Ｄ２、Ｄ６の少なくとも一方、例えば、Ｄ２）の電気信号を信号検出回路１０５の増幅回路５０で検出し、制御部１０６が、信号検出回路１０５により変換されたデジタル信号の値を予め定めた放射線検知用の閾値と比較し、閾値以上となった否かにより放射線が照射されたか否かの検知を行うようにしており、制御装置２０２から制御信号を必要としない、いわゆる同期フリーとして構成している。なお、制御部１０６による放射線が照射されたか否かの検知は、放射線検知用の閾値と比較することに限らず、例えば、検知回数等、予め設定した条件に基づいて検知するようにしてもよい。
【００６４】
なお、本実施の形態で電気信号の「検出」とは、電気信号をサンプリングすることを示している。
【００６５】
次に、図７及び図８を参照して、上記構成の放射線検出器１００の画素２０Ｂが接続されている特定信号配線３（図２では、Ｄ２及びＤ６）及びその他の信号配線３（図２では、Ｄ１、Ｄ３〜Ｄ５、及びＤ７、Ｄ８）の断線の有無の検出を行う断線検出動作の流れについて説明する。なお、以下では、具体的一例として、特定信号配線３（Ｄ６）が断線している場合（図２参照）について説明する。図７は、本実施の形態の放射線検出器１００の制御部１０６で実行される、断線検出動作の流れの一例を示したフローチャートである。また、図８は、電荷量の累積値の検出動作の流れの一例を示したタイムチャートである。
【００６６】
なお、本実施の形態では、断線検出動作は、放射線検出器１００に放射線が照射されていない状態（例えば、放射線検出器１００の電源投入時、電源オフ時、放射線画像撮影のための放射線の照射開始前等）で行っている。
【００６７】
図７に示した断線検出動作は、制御部１０６のＲＡＭ等に記憶されている制御プログラムがＣＰＵで処理されることにより実行される。なお、当該制御プログラムは、予め制御部１０６に記憶させておいてもよいし、外部から取得するようにしてもよい。断線検出動作では、まず、電源１１０から、共通電極配線２５を介して画素２０にバイアス電圧を印加させる。次のステップＳ１０２では、所定時間（フレーム周期Ｔｆ）が経過したか否かを判断する。経過していない場合は、否定されて待機状態になる。一方、経過した場合は、肯定されてステップＳ１０４へ進む。
【００６８】
バイアス電圧が印加されることにより、各画素２０には、センサ部（フォトダイオード）１０３のリーク電流がオフセット値として充電される。すなわち、オフセット電荷が蓄積される。この際、オフセット電荷量をＱｏ、フォトダイオードリーク電流をＩｐｄ、及びフレーム周期をＴｆとすると、オフセット電荷量Ｑｏは、以下の（１）式で表される。
【００６９】
Ｑｏ＝Ｉｐｄ×Ｔｆ  ・・・（１）
【００７０】
ステップＳ１０４では、画素２０に蓄積されたオフセット電荷量Ｑｏの累積値を検出する（図８参照）。まず、増幅回路５０のＳ／ＨスイッチＳＷをサンプリング期間Ｔｓの間、オン状態にさせる。次に、走査配線１０１（Ｇ１〜Ｇｎ、本実施の形態では、具体的一例としてｎ＝８）に順次、周期１Ｈの制御信号を出力させて、走査配線１０１毎に順次、各画素２０のＴＦＴスイッチ４をオン状態にさせて、オフセット電荷（オフセット電荷量Ｑｏ）を読み出す。なお、画素２０Ｂは、ＴＦＴスイッチ４のソースとドレインが短絡しているため、走査配線１０１の制御信号の状態（ＶｇｈまたはＶｇｌ）にかかわらず、オフセット電荷が読み出される。
【００７１】
図８には、断線していない信号配線３（Ｄ５）に接続された増幅回路５０のアンプ（チャージアンプＣＡ）５２の出力（信号配線３（Ｄ５）に接続された画素２０から読み出したオフセット電荷）を示す。また、同様に、断線している特定信号配線３（Ｄ６）に接続された増幅回路５０のアンプ５２の出力を示す。さらに、比較のため、特定信号配線３（Ｄ６）が断線してない場合の、特定信号配線３（Ｄ６）に接続された増幅回路５０のアンプ５２の出力を同様に示す。
【００７２】
信号配線３（Ｄ５）に接続されたアンプ５２の出力（図８参照）に示されるように、オフセット電荷量Ｑｏは、画素２０のＴＦＴスイッチ４のゲートが順次オン状態になる毎に、累積（積分）されていく。一方、特定信号配線３（Ｄ６）が断線しているため、画素２０から増幅回路５０に電気信号（オフセット電荷）が入力されない。従って、断線している特定信号配線３（Ｄ６）に接続されたアンプ５２の出力（図８参照）に示されるようにアンプ５２は、オフセット電荷量Ｑｏが変化せず、０（または、０と見なせる値）となる。なお、特定信号配線３（Ｄ６）が断線していない場合は、まず、特定信号配線３（Ｄ６）に接続されている全ての画素２０Ｂに蓄積されていたオフセット電荷量Ｑｏが出力及び累積され、その後、順次、画素２０ＡのＴＦＴスイッチ４のゲートがオンされて、画素２０Ａのゲートに蓄積されていたオフセット電荷量Ｑｏが累積される（図８参照）。
【００７３】
次のステップＳ１０６では、オフセット電荷量Ｑｏの累積値が、予め定められた閾値（図８参照）以上であるか否かを判断する。本実施の形態では、ノイズの影響等を考慮して、閾値を予め定めておき、オフセット電荷量Ｑｏの累積値が当該閾以上となった場合は、断線していないと判断し、閾値未満となった場合は、断線していると判断する。
【００７４】
オフセット電荷量Ｑｏの累積値が閾値以上の場合は、断線していないと判断し、肯定されてステップＳ１１０へ進む。一方、オフセット電荷量Ｑｏの累積値が閾値未満の場合は、断線していると判断し、否定されてステップＳ１０８へ進み、断線していると判断した信号配線３がいずれであるかを図示を省略した記憶部（例えば、制御部１０６に備えられている記憶部）に記憶した後、ステップＳ１１０へ進む。当該処理により、本実施の形態では、特定信号配線３（Ｄ６）が記憶された状態になる。
【００７５】
ステップＳ１１０では、全部の信号配線３に対してオフセット電荷量Ｑｏの累積値と閾値との比較を行ったか否か判断する。本実施の形態では、信号配線３（Ｄ１）〜信号配線３（Ｄ８）まで８本の信号配線３について終了したか否かを判断する。未だオフセット電荷量Ｑｏの累積値と閾値との比較を行っていない信号配線３がある場合は、否定されてステップＳ１００に戻り、上述の処理を繰り返す。一方、全ての信号配線３について終了している場合は、肯定されてステップＳ１１２へ進む。
【００７６】
ステップＳ１１２では、断線が検出された特定信号配線３の数が所定本数以上であるか否かを判断する。特定信号配線３が断線している場合、当該特定信号配線３に接続されている放射線検知用の画素２０Ｂで放射線に応じて発生した電荷を増幅回路５０で検出することができないため、放射線の照射開始を適切に検知できない場合がある。そのため、予め定められた所定本数以上、特定信号配線３が断線している場合は、その放射線検出器１００（放射線検出素子１０）を使用するのは、好ましくない。そのため、本実施の形態では、断線している特定信号配線３の本数が所定本数以上の場合は、ステップＳ１１２で肯定されてステップＳ１１４へ進み、特定信号配線３に断線が生じている旨を報知し、放射線検出器１００の使用を禁止させるようにした後、本処理を終了する。一方、断線している特定信号配線３の本数が所定本数未満の場合は、本処理を終了する。なお、使用を禁止させるか否かの判断基準となる上記所定本数は、放射線検出器１００の仕様や特定信号配線３の全数等により予め定めておけばよい。また、報知の仕方については、特に限定されないが、例えば、放射線検出器１００の外部にサービスコールを出力したり、放射線検出器１００に設けたＬＥＤ等の発光部を発光させたりするようにしてもよい。
【００７７】
以上説明したように、本実施の形態の放射線検出器１００では、画素２０にバイアス電圧を印加して画素２０のセンサ部（フォトダイオード）１０３のリーク電流によるオフセット電荷を蓄積させ、順次、画素２０のＴＦＴスイッチ４のゲートをオンさせて蓄積されているオフセット電荷に応じた電気信号を出力させる。当該電気信号に基づいて、オフセット電荷量Ｑｏの累積値を検出し、制御部１０６は、検出した累積値と断線検出用に予め定められた閾値とを比較し、累積値が閾値未満の場合は信号配線３が断線していることを検出する。
【００７８】
このように、本実施の形態では、画素２０毎のオフセット電荷量Ｑｏの累積値を検出して閾値と比較しているため、非常に小さい（特に、放射線が照射された場合に比べて）オフセット電荷量Ｑｏであっても、信号配線３の断線を検出することができる。従って、一画素２０から出力される電荷量が少ない場合でも、特定信号配線３の断線を検出することができる。
【００７９】
また、本実施の形態では、小さいオフセット電荷量Ｑｏを用いて特定信号配線３の断線を検出することができるため、撮影される放射線画像に線欠陥が生じるのを防止することができる。これにより、放射線画像の再撮影を抑制することができ、被験者の不要な被曝を抑制することができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、オフセット電荷量Ｑｏを用いて断線が検出できるため、放射線を照射する必要がない。これにより、放射線を照射させるための技師等のユーザを必要としないため、自動的に断線の検出を行うことができる。
【００８１】
また、本実施の形態の放射線検出器１００では、放射線照射装置２０４から放射線を照射させて放射線画像の撮影を行う際、信号検出回路１０５の増幅回路５０で特定信号配線３に接続された放射線検知用の画素２０Ｂから出力された電気信号（電荷量に応じた電気信号）を検出し、制御部１０６が検出された電気信号（電荷量に応じた電気信号）を予め定めた放射線検知用の閾値と比較し、閾値以上となった否かにより放射線の照射開始を検知する。この際、本実施の形態では、上述の断線検出処理で断線が検出された特定信号配線３に接続された画素２０Ｂは、放射線の照射開始の検知に用いないようにしている。すなわち、記憶部に記憶されている断線が検出された特定信号配線３を除いた他の特定信号配線３を用いて画素２０Ｂから出力された電気信号を検出する。従って、放射線の照射開始の検知精度を高めることができる。
【００８２】
また、本実施の形態の放射線検出器１００では、放射線画像の取得後に、記憶部に記憶されている断線が検出された信号配線３に接続されている画素２０に対して補間処理を行う。従って、撮影された放射線画像の精度を高めることができる。
【００８３】
なお、上記各実施の形態では、ソースとドレインが短絡されたＴＦＴスイッチ４を備えた放射線検知用の画素２０Ｂを用いる場合について説明したが、これに限らない。例えば、図９に示すように、ドレイン電極１３の途中から接続配線８２を形成して信号配線３と接続するようにしてもよい。この場合も、ＴＦＴスイッチ４のソースとドレインは実質的に短絡していることとなる。上記実施の形態や図９に示すように、ＴＦＴスイッチ４のソースとドレインを短絡させる場合、図１０に示すようにゲート電極２を走査配線１０１から離して形成するようにしてもよい。
【００８４】
また、例えば、図１１に示すように、放射線検知用の画素２０Ｂでは、接続配線８２を形成して接続配線８２及びコンタクトホール１７を介して、センサ部１０３と信号配線３とを接続し、ドレイン電極１３とコンタクトホール１７の間を電気的に切断してもよい。
【００８５】
なお、本実施の形態では、全ての信号配線３の断線検出を行っているがこれに限らず、少なくとも、特定信号配線３の断線検出を行えばよい。また、上述の実施の形態では、信号配線３毎にＴＦＴスイッチ４のゲートを順次オンさせているがこれに限らず、同時に複数の画素２０のＴＦＴスイッチ４のゲートをオンさせるように制御してもよい。
【００８６】
また、オフセット電荷量Ｑｏを累積させる上述のサンプリング期間Ｔｓ、すなわち、累積するオフセット電荷量Ｑｏの数は、本実施の形態に限定されず、放射線検出器１００（放射線検出素子１０）の仕様等に応じて、予め定めておけばよい。
【００８７】
また、本実施の形態の放射線検出器１００の放射線検出素子１０（図２参照）では、放射線検知用の画素２０Ｂが一部の信号配線３に接続されているがこれに限らず、全ての信号配線３に接続される位置に放射線検知用の画素２０Ｂを設けるようにしてもよく、放射線検知用の画素２０Ｂが設けられている位置は特に限定されない。
【００８８】
その他、本実施の形態で説明した放射線検出器１００、放射線検出素子１０等の構成、動作等は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更可能であることは言うまでもない。
【００８９】
また、本実施の形態では、本発明の放射線は、特に限定されるものではなく、Ｘ線やγ線等を適用することができる。
【００９０】
また、上記実施の形態では、放射線検知用の画素２０ＢとしてＴＦＴスイッチ４が短絡された画素を用いる場合について説明したが、ＴＦＴスイッチ４が短絡していない画素を放射線検知用の画素２０Ｂとして用いてもよい。この場合の放射線検出器の全体構成の一例の構成図を図１２に示す。図１２に示すように、この場合の放射線検出器１００では、走査配線１０１とは別に、走査配線１０１と並列に画素２０Ｂを制御するための特定走査配線１０８が設けられており、画素２０ＢのＴＦＴスイッチ４の制御は、画素２０ＡのＴＦＴスイッチ４の制御とは独立して、制御信号出力回路１９０を介して制御部１０６により制御される。このように、ＴＦＴスイッチ４の制御が画素２０Ａと画素２０Ｂとで異なる他は、上述の実施の形態と同様であるため、同様に、信号配線３に接続された画素２０のオフセット電荷量Ｑｏを累積した累積値と閾値とを比較することにより信号配線３の断線を検出することができる。なお、この場合においては、走査配線１０１のみを用いて画素２０ＡのＴＦＴスイッチ４のゲートを順次オンさせてオフセット電荷を出力させてもよいし、さらに特定走査配線１０８を用いて画素２０ＢのＴＦＴスイッチ４のゲートを順次オンさせてオフセット電荷を出力させてもよい。また、この場合の画素２０Ｂは、放射線検出素子１０の所定の画素２０を用いてもよいし、放射線検出素子１０内の画素２０とは異なる画素を設けてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
３  信号配線
４  ＴＦＴスイッチ
１０  放射線検出素子
２０  画素、２０Ａ  放射線画像取得用の画素、２０Ｂ  放射線検知用の画素
５０  増幅回路
５２  アンプ
１００  放射線検出器
１０３  センサ部
１０５  信号検出回路
１０６  制御部
２００  放射線画像撮影システム
【図１】
0005628103.tif 000002
【図２】
0005628103.tif 000003
【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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【図８】
0005628103.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005628103.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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