(57)【要約】【課題】外部電源から入力されるノイズの影響を受けず視認性に優れた画像を生成できる放射線検出器を提供する。【解決手段】本発明の構成によれば、読み出し段階において放射線検出器が外部電源で動作しないように構成されている。この様にすることで、検出基板上の各素子列を順番に読み出す際に外部電源由来のノイズがアンプアレイ１４に入力されることがない。この様にすることで、ノイズありの状態で素子列が読み出されることがなくなり、撮影される画像に筋状の偽像の出現が抑制される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）放射線を電荷に変換する変換層と、
前記変換層に積層されるとともに前記変換層で生じた電荷を検出する検出素子が一方向に配列された素子列が一方向と直交する方向に配列することにより、前記検出素子が２次元的に配列している検出基板と、
前記検出基板上の各素子列を順番に制御することで、検出信号の読み出しを各素子列ごとに実行する読出制御手段と、
素子列を構成する前記検出素子の各々より出力された原信号を増幅するアンプアレイとから構成される放射線検出器と、
（Ｂ）装置外の電源である外部電源の電力で充電されるバッテリーと、
（Ｃ）前記放射線検出器が動作するときの電源を前記外部電源と前記バッテリーとの間で２者択一的に切り替える電源切替手段と、
（Ｄ）前記放射線検出器が有する各検出素子に蓄積された電荷を読み出すときに、電力の供給源を前記外部電源から前記バッテリーに切り替えるように前記電源切替手段を制御する電源切替制御手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記電源切替制御手段は、前記検出素子の各々に電荷が蓄積されるときに、前記外部電源で前記放射線検出器が動作するように電力の供給源を切り替えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線撮影装置において、
前記電源切替制御手段は、各検出素子に蓄積された電荷を読み出すときには、前記放射線検出器が有する前記アンプアレイが前記バッテリーで駆動するように動作することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
前記外部電源からの前記放射線検出器への電力の供給を遮断するスイッチと、
各検出素子に蓄積された電荷を読み出すときに、前記外部電源から前記放射線検出器への電力の供給が遮断されるように前記スイッチを制御するスイッチ制御手段とを備えることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
前記バッテリーは、前記検出素子の各々に電荷が蓄積されるときに充電されることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の放射線撮影装置において、
前記電源切替手段、前記スイッチ、前記バッテリーは、前記放射線検出器に内蔵されていることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項７】
請求項４または請求項５に記載の放射線撮影装置において、
前記電源切替手段、前記スイッチ、前記バッテリーは、前記放射線検出器の外部に配置されていることを特徴とする放射線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線を検出する放射線検出器を備えた放射線撮影装置に関し、特に、電荷の読み出しに工夫がされた放射線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線をイメージングする放射線検出器は、医療分野をはじめ様々な分野で用いられる。この放射線検出器は、放射線を電荷に変換する変換層と、変換層で生じた電荷を蓄積する検出素子とにより構成される。検出素子は、二次元マトリックス状に配列されている。そして、検出素子の各々には、制御信号を送出する信号線と、蓄積電荷を出力する出力線とが用意されている。検出素子から蓄積電荷を取り出す際には、検出素子の各々に対して信号線を通じて制御信号が送られ、検出素子の各々は、これに応じて蓄積電荷を出力する構成となっている。
【０００３】
従って、放射線検出器が放射線を検出して検出信号を出力する際には、２つの段階がある。第１の段階は、変換層に放射線が照射され、検出素子の各々に電荷が蓄積される段階である。第２の段階は、放射線の照射終了後、各検出素子に蓄積された電荷を読み出す段階である。第１の段階を蓄積段階と、第２の段階を読み出し段階と呼ぶことにする。
【０００４】
ところで、このような放射線検出器は、電力を供給する電線からノイズ成分が入力されてしまうことが知られている。放射線検出器は、検査室のコンセントを通じて電力が外部より供給される。この外部電源の電圧は、医療機関全体の電力使用状況の変化などの影響により、僅かに変動している。この電力の変動がノイズの正体であり、放射線検出器はこのノイズの影響を受けながら放射線の検出データの出力をしてしまう。
【０００５】
このようなノイズの影響を除く目的で、従来よりバッテリーを備えた放射線検出器が考え出されている。すなわち、バッテリーで放射線検出器を駆動させれば、外部電源を通じてノイズが入力されることがないという訳である（例えば、特許文献１参照）。とはいえ、放射線検出器を外部電源に頼らずバッテリーのみで駆動させるのは、現実的でない。バッテリーは、放射線検出器の駆動に際し補助的な使用に止める必要がある。
【０００６】
特許文献１は、このバッテリーの具体的な使用法について記載している。すなわち、特許文献１によれば放射線検出器が蓄積段階にあるとき、バッテリーで駆動し、読み出し段階にあるときコンセントを通じた外部電源で駆動するように工夫がされている。これにより、蓄積段階において放射線検出器に外部電源よりノイズが入力されることが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１８８９２２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような従来構成によれば、次のような問題点がある。
すなわち、従来構成によれば、外部電源のノイズの影響を十分に排除できない構成となっているのである。
【０００９】
特許文献１のような読み出し状態においてノイズが入力されうる構成は、放射線検出器の構成にとって最適な方法とは言えない。それには、まず放射線検出器において検出素子の読み出し段階における制御がどのように行われるかを理解する必要がある。図１３は、検出素子の配列を表している。読み出し段階では、検出素子の各々から検出データの出力が行われる。このとき、検出素子から検出データを短時間で効率的に読み出せるようにする目的で、複数の検出素子の読み出しを同時に行うようになっている。すなわち、二次元的に配列されている検出素子のうち、点線で囲んで示している縦方向に１列に配列している検出素子に対して蓄積電荷の取り出しを同時に行うような制御がなされるのである。この様な制御を放射線検出器が有している検出素子の列（素子列Ｌ１〜Ｌ４）の本数だけ繰り返すことにより、全ての検出素子について蓄積電荷の取り出しが完了する。
【００１０】
ここで、読み出し状態にあるときの放射線検出器に外部電源からノイズが入力された場合を考える。ノイズは、検出素子の読み出しにとってかなり高い周波数を有する電圧の変動である。従って、検出素子のマトリックスを構成する素子列の読み出しは、ノイズ無しの状態で実行されたものと、ノイズありの状態で実行されたものとに分かれる。このうちノイズありの状態で読み出された素子列に属する検出素子は、ノイズ成分を重畳させて検出データを出力してしまっている。つまり、放射線検出器が出力する検出データには、ノイズ成分を含んでいるものとそうでないものが混在した状態になっている。
【００１１】
このような検出データに基づいて画像を生成すると、画像上でノイズ成分が目立ってしまう。図１４の左側は、読み出し段階で外部電源よりノイズの入力がない理想的な状態で生成された画像を表している。一方、図１４の右側は、読み出し段階で外部電源よりノイズの入力があった場合に生成された画像である。両者を比較すると、図１４の右側には、画像を縦断するような筋状の偽像が目立って現れていることに気付く。この筋状の偽像は、検出素子のマトリックス上におけるノイズありの状態で読み出された素子列Ｌ１〜Ｌ４が画像上で結像した結果である。つまり、検出素子のマトリックスは列単位で検出データの読み出しを行うという特性があるが故に、外部電源由来のノイズの影響が画像の一部に筋となって偏って現れてしまっているのである。
【００１２】
この様な筋状のノイズは、画像上で目立ち、画像の視認性が悪化する要因となる。つまり、従来の構成では、外部電源の変動に起因する画質の悪化を容認してしまっている。
【００１３】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、外部電源から入力されるノイズの影響を受けず視認性に優れた画像を生成できる放射線検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線撮影装置は、（Ａ）放射線を電荷に変換する変換層と、変換層に積層されるとともに変換層で生じた電荷を検出する検出素子が一方向に配列された素子列が一方向と直交する方向に配列することにより、検出素子が２次元的に配列している検出基板と、検出基板上の各素子列を順番に制御することで、検出信号の読み出しを各素子列ごとに実行する読出制御手段と、素子列を構成する検出素子の各々より出力された原信号を増幅するアンプアレイとから構成される放射線検出器と、（Ｂ）装置外の電源である外部電源の電力で充電されるバッテリーと、（Ｃ）放射線検出器が動作するときの電源を外部電源とバッテリーとの間で２者択一的に切り替える電源切替手段と、（Ｄ）放射線検出器が有する各検出素子に蓄積された電荷を読み出すときに、電力の供給源を外部電源からバッテリーに切り替えるように電源切替手段を制御する電源切替制御手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
［作用・効果］上述の構成によれば、読み出し段階において放射線検出器が外部電源で動作しないように構成されている。この様にすることで、検出基板上の各素子列を順番に読み出す際に外部電源由来のノイズがアンプアレイに入力されることがない。この様にすることで、ノイズありの状態で素子列が読み出されることがなくなり、撮影される画像に筋状の偽像の出現が抑制される。
【００１６】
また、上述の放射線撮影装置において、電源切替制御手段は、検出素子の各々に電荷が蓄積されるときに、外部電源で放射線検出器が動作するように電力の供給源を切り替えればより望ましい。
【００１７】
［作用・効果］上述の放射線撮影装置は、本発明のより具体的な構成を示している。すなわち、蓄積段階において、外部電源で装置が駆動されるようにすれば、バッテリーの容量が蓄積段階で減少することがないので、読み出し段階において放射線検出器を確実にバッテリーで駆動させることができる放射線撮影装置が提供できる。
【００１８】
また、上述の放射線撮影装置において、電源切替制御手段は、各検出素子に蓄積された電荷を読み出すときには、放射線検出器が有するアンプアレイがバッテリーで駆動するように動作すればより望ましい。
【００１９】
［作用・効果］上述の放射線撮影装置は、本発明のより具体的な構成を示している。画像に現れる筋状の偽像は、アンプアレイに外部電源由来のノイズが入力されることにより発生することが分かっている。上述の構成のようにアンプアレイが外部電源で駆動しないようにすれば、画像に偽像が現れることを確実に防止できる。
【００２０】
また、上述の放射線撮影装置において、外部電源からの放射線検出器への電力の供給を遮断するスイッチと、各検出素子に蓄積された電荷を読み出すときに、外部電源から放射線検出器への電力の供給が遮断されるようにスイッチを制御するスイッチ制御手段とを備えればより望ましい。
【００２１】
［作用・効果］上述の放射線撮影装置は、本発明のより具体的な構成を示している。外部電源からの放射線検出器への電力の供給を遮断するスイッチを備えるようにすれば、より確実に外部電源由来のノイズが放射線検出器に入力されることを抑制することができる。すなわち、上述の構成によれば、読み出し段階の放射線検出器は、電源切替手段とスイッチによって二重に外部電源から隔離される。すなわち、読み出し段階においては、放射線検出器への外部電源からの入力がスイッチによって遮断される。したがって、電源切替手段において、外部電源からの入力がリークして放射線検出器側に流れるような事態が生じない。
【００２２】
また、上述の放射線撮影装置において、バッテリーは、検出素子の各々に電荷が蓄積されるときに充電されればより望ましい。
【００２３】
［作用・効果］上述の構成とすることで、撮影を連続してもバッテリーの蓄電力を十分に確保することができる。連写撮影時における放射線検出器は、電荷の蓄積と電荷の読み出しを繰り返す。電荷の蓄積時にバッテリーを充電しておけば、電荷が読み出されるときにバッテリーの蓄電力が不足することがない。
【００２４】
また、上述の放射線撮影装置において、電源切替手段、スイッチ、バッテリーは、放射線検出器に内蔵されていればより望ましい。
【００２５】
また、上述の放射線撮影装置において、電源切替手段、スイッチ、バッテリーは、放射線検出器の外部に配置されていればより望ましい。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成は、放射線撮影装置の具体的な態様を表している。電源切替手段、スイッチ、バッテリーは、放射線検出器に内蔵されていてもよいし、放射線検出器の外部に配置されていてもよい。この様に本発明は、様々なタイプの放射線撮影装置に適用できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の構成によれば、読み出し段階において放射線検出器が外部電源で動作しないように構成されている。この様にすることで、検出基板上の各素子列を順番に読み出す際に外部電源由来のノイズがアンプアレイに入力されることがない。この様にすることで、ノイズありの状態で素子列が読み出されることがなくなり、撮影される画像に筋状の偽像の出現が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１に係る放射線検出器の構成を説明する断面図である。
【図２】実施例１に係る放射線検出器の構成を説明する模式図である。
【図３】実施例１に係る放射線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図４】実施例１に係る放射線検出器への電源の供給について説明する機能ブロック図である。
【図５】実施例１に係る放射線検出器への電源の供給について説明する機能ブロック図である。
【図６】実施例１に係る放射線検出器への電源の供給について説明する機能ブロック図である。
【図７】実施例１に係る放射線撮影装置の動作について説明するタイミングチャートである。
【図８】実施例１に係る電荷の読み出し動作について説明する模式図である。
【図９】実施例１に係る構成の効果について説明する模式図である。
【図１０】実施例１に係る構成の効果について説明する模式図である。
【図１１】実施例１に係る構成の効果について説明する模式図である。
【図１２】実施例１に係る構成の効果について説明する模式図である。
【図１３】従来の放射線検出器について説明する模式図である。
【図１４】従来構成の問題点について説明する模式図である。
【実施例１】
【００２９】
次に、本発明の形態である、実施例に係る放射線撮影装置の構成について説明する。なお、以降の説明におけるＸ線は、本発明における放射線の一例である。
【００３０】
＜Ｘ線検出器の全体構成＞
実施例１に係る放射線撮影装置は、Ｘ線を検出するＸ線検出器１０を備えている。このＸ線検出器１０の構成は、本発明の特徴を理解する上で重要であるので、まずはこのＸ線検出器１０について説明する。Ｘ線検出器１０は、図１に示すように、電荷を検出するとともに電荷を蓄積するコンデンサと蓄積した電荷の取り出しを制御するトランジスタとを備えた検出素子が配列されたアクティブマトリックス基板４と、Ｘ線を電荷対に変換するアモルファスセレン層１と、第２高抵抗膜２と、アモルファスセレン層１を電界に置くための共通電極３と、エポキシ樹脂層５と、ガラスで構成される補助板６と、第１高抵抗膜７とを有している。また、Ｘ線検出器１０は、アクティブマトリックス基板４，第１高抵抗膜７，アモルファスセレン層１，第２高抵抗膜２，共通電極３，エポキシ樹脂層５，および補助板６の順に積層された構成となっている。アモルファスセレン層１は、本発明の変換層に相当し、アクティブマトリックス基板４は、本発明の検出基板に相当する。
【００３１】
アモルファスセレン層１は、比抵抗１０９Ωｃｍ以上（好ましくは１０１１Ωｃｍ以上）となっている高純度のアモルファスセレンで構成される。このアモルファスセレン層１にＸ線が照射されると、正孔と電子のペアである電荷対が発生する。アモルファスセレン層１は、強い電場に置かれているので、電荷は、それに伴って移動し、アクティブマトリックス基板４に形成された収集電極４ａに電荷が誘起される。
【００３２】
アクティブマトリックス基板４には、ガラス基板上に電荷収集用の収集電極４ａが形成されている。収集電極４ａは、第１高抵抗膜７に接するとともに、アクティブマトリックス基板４の表面に２次元的に配列されている。この収集電極４ａは、図１に示すように、電荷蓄積用のコンデンサ４ｃに接続されている。コンデンサ４ｃは、収集電極４ａで収集された電荷が蓄積される。コンデンサ４ｃは、トランジスタ４ｔに接続されている。このトランジスタ４ｔは、コンデンサ４ｃに接続される入力端子の他に、電流制御用のゲートＧと、検出信号読み出し用の読み出し電極Ｐとを有している。トランジスタ４ｔのゲートＧがオンされると、コンデンサ４ｃに蓄積している電荷は読み出し電極Ｐに向けて流れる。
【００３３】
２次元的に配列されたトランジスタ４ｔは、縦横に格子状に伸びる配線に接続されている。すなわち、図２における横方向に配列したトランジスタ４ｔの読み出し電極Ｐは、全て共通のアンプ電極Ｑ１〜Ｑ４のいずれかに接続されており、図２における縦方向に配列したトランジスタ４ｔのゲートＧは、全て共通のゲート制御電極Ｈ１〜Ｈ４のいずれかに接続されている。ゲート制御電極Ｈ１〜Ｈ４は、ゲートドライバ１３に接続され、アンプ電極Ｑ１〜Ｑ４は、アンプアレイ１４に接続される。この様に、アクティブマトリックス基板４には、コンデンサ４ｃ，トランジスタ４ｔ，ゲートＧで構成される画素が２次元的に配列されている。ゲートドライバ１３は、トランジスタ４ｔのオン・オフを行うゲートＧの電位を制御するものである。ゲートドライバ１３は、本発明の読出制御手段に相当する。
【００３４】
各コンデンサ４ｃに蓄積される電荷を読み出す構成について説明する。図２におけるコンデンサ４ｃの各々に電荷が蓄積されているものとする。ゲートドライバ１３は、ゲート制御電極Ｈ１を通じてトランジスタ４ｔを同時にオンする。オンされた縦に並んだ４つのトランジスタ４ｔは、アンプ電極Ｑ１〜Ｑ４を通じて、電荷（原信号）をアンプアレイ１４に伝達する。
【００３５】
次に、ゲートドライバ１３は、ゲート制御電極Ｈ２を通じてトランジスタ４ｔを同時にオンする。この様に、ゲートドライバ１３は、ゲート制御電極Ｈ１〜Ｈ４を順番にオンしていく。その度ごとに１行に並んだ各トランジスタ４ｔが同時にオンされる。こうして、Ｘ線検出器１０は、コンデンサ４ｃの各々に蓄積された電荷を１列毎に読み出す構成となっている。このように、Ｘ線検出器１０は、アクティブマトリックス基板４上の各素子列を順番に制御することで、検出信号の読み出しを各素子列ごとに実行するゲートドライバ１３と、素子列を構成する検出素子の各々より出力された原信号を増幅するアンプアレイ１４とを備えている。
【００３６】
アンプアレイ１４には、アンプ電極Ｑ１〜Ｑ４の各々に、信号を増幅するアンプが設けられている。アンプ電極Ｑ１〜Ｑ４からアンプアレイ１４に入力された原信号は、ここで所定の増幅率で増幅される。アンプアレイ１４は、同時に読み出された検出素子の個数に対応するデータから構成されるデータセットを検出データを画像生成部１５に送出する。画像生成部１５は、アンプアレイ１４から出力されたデータセットを基にＸ線透視画像を生成する。図２の例において一枚の画像を生成するには、ゲート制御電極Ｈ１〜Ｈ４についての４つのデータセットが必要となる。
【００３７】
収集電極４ａ，コンデンサ４ｃ，およびトランジスタ４ｔは、Ｘ線を検出するＸ線検出素子を構成する。Ｘ線検出素子は、アクティブマトリックス基板４において、例えば３，０７２×３，０７２の縦横に並んだ２次元マトリックスを形成している。アクティブマトリックス基板４には、アモルファスセレン層１で生じた電荷を検出する検出素子が一方向に配列された素子列が一方向と直交する方向に配列することにより、検出素子が２次元的に配列している。図２においてはこの構成が簡略化されており、アクティブマトリックス基板４における検出素子を４×４の１６個とし、素子列を４列としている。
【００３８】
共通電極３は、金で構成され、第２高抵抗膜２を介してアモルファスセレン層１にバイアス電圧を印加する目的で設けられている。共通電極３は、図１に示すようにノード３ａに接続されている。
【００３９】
第１高抵抗膜７，および第２高抵抗膜２は、例えばＳｂ２Ｓ３から構成され、電子、またはホールのうちのいずれかを選択的に通過させる膜である。その比抵抗は１０９Ωｃｍ以上となっている。第１高抵抗膜７は、アモルファスセレン層１からアクティブマトリックス基板４に流れる電流を整流する高抵抗の層である。第２高抵抗膜２も、共通電極３とアモルファスセレン層１に流れる電流を整流する目的で設けられている。
【００４０】
＜Ｘ線撮影装置の全体構成＞
この様なＸ線検出器１０を備えたＸ線撮影装置３１の構成について説明する。Ｘ線撮影装置１は、図３に示すように仰臥位の被検体Ｍを載置する天板３２と、天板３２の上側（一面側）に設けられたＸ線を被検体Ｍに照射するＸ線管３３と、天板３２の下側（他面側）に設けられた被検体Ｍを透過してきたＸ線を検出して検出信号を出力するＸ線検出器１０とを備えている。Ｘ線検出器１０は、被検体Ｍの体軸方向Ａまたは体側方向Ｓのいずれかに沿った４つの辺を有する矩形となっている。また、Ｘ線管３３は、四角錐形状のＸ線をＸ線検出器１０に向けて照射する。Ｘ線検出器１０は、Ｘ線を全面で受光することになる。支柱３５は、天板３２の下側（他面側）から天板３２の上側（一面側）に向けて伸びており、Ｘ線管３３を支持している。
【００４１】
Ｘ線管制御部３６（図１参照）は、所定の管電流、管電圧、パルス幅でＸ線管３３を制御する目的で設けられている。Ｘ線管制御部３６の制御によりＸ線がＸ線管３３から発せられると、Ｘ線は、被検体Ｍを透過してＸ線検出器１０に入射する。Ｘ線検出器１０には、上述のようにＸ線を検出する検出素子が２次元マトリックス状に配列されている。Ｘ線検出器１０は、各検出素子が検出したＸ線強度を検出素子の位置情報とともに検出信号として出力する。
【００４２】
操作卓４６は、術者によるＸ線照射開始などの指示を入力させる目的で設けられている。主制御部４７（図１参照）は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部４７は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することによりＸ線管制御部３６および各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。記憶部４８は、装置制御に関する情報の一切を記憶する。表示部４９は、撮影結果の画像を表示する目的で設けられている。
【００４３】
ＡＣ／ＤＣコンバータ２２は、商用電源２１から供給される交流の電流を直流の電流に変換する目的で設けられている。ＡＣ／ＤＣコンバータ２２が出力する直流電流は、Ｘ線検出器１０の駆動に用いられる。
【００４４】
＜Ｘ線検出器への電源の供給＞
Ｘ線撮影装置３１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２以外にもＸ線検出器１０の電源の供給に関わる各部を有しているのでこれについて説明する。図４の上側は、商用電源２１からアクティブマトリックス基板４に至るまでに設けられた電源の供給に係る各部を表している。まず、商用電源２１は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２により直流に変えられる。この直流は、オンとなっているスイッチ素子２３を一端通過した後分岐して、充電制御回路２５および電源選択回路２７に供給される構成となっている。スイッチ素子制御部２４は、スイッチ素子２３を制御する目的で設けられている。充電制御回路２５は、バッテリー２６に電力を供給することによりバッテリー２６を充電する目的で設けられている。このバッテリー２６は、Ｘ線撮影装置１外の電源である外部電源（商用電源２１）の電力で充電される。スイッチ素子２３は、本発明のスイッチに相当し、スイッチ素子制御部２４は、本発明のスイッチ制御手段に相当する。また、電源選択回路２７は、本発明の電源切替手段に相当する。
【００４５】
スイッチ素子２３について説明する。スイッチ素子２３は、外部電源からのＸ線検出器１０への電力の供給を遮断することができる。図４の下側は、スイッチ素子２３がオフになった状態を表している。スイッチ素子２３がオフとなると、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２と充電制御回路２５との間の通電が遮断されるとともに、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２と電源選択回路２７との間の通電も遮断される。つまり、スイッチ素子２３がオフとなると、Ｘ線検出器１０は、医療機関の電源供給システムから孤立した状態となる。なお、スイッチ素子２３をオンとすると、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２と充電制御回路２５との間の通電およびＡＣ／ＤＣコンバータ２２と電源選択回路２７との間の通電が回復する。このスイッチ素子２３は、アクティブマトリックス基板４と商用電源２１との導通性を確実に遮断する目的で設けられており、電源選択回路２７が有する電源選択機能を補助するものである。
【００４６】
続いて、電源選択回路２７について説明する。電源選択回路２７は、商用電源２１から入力と、バッテリー２６からの入力の２つの入力のうちのいずれかを選択してアクティブマトリックス基板４に出力させる。このようにして電源選択回路２７は、Ｘ線検出器１０が動作するときの電源を外部電源とバッテリー２６との間で２者択一的に切り替えることができるのである。図５は、電源選択回路２７が商用電源２１の入力を選択しているときの状態を表している。図５に示すように、電源選択回路２７は、商用電源２１からアクティブマトリックス基板４までの通電を許容する一方、バッテリー２６からアクティブマトリックス基板４までの通電を遮断する。図６は、電源選択回路２７がバッテリー２６の入力を選択しているときの状態を表している。図６に示すように、電源選択回路２７は、バッテリー２６からアクティブマトリックス基板４までの通電を許容する一方、商用電源２１からアクティブマトリックス基板４までの通電を遮断する。
【００４７】
この様にして、電源選択回路２７は、アクティブマトリックス基板４の電源を切り替えることができる。したがって、実施例１に係るアクティブマトリックス基板４は、商用電源２１で動作する外部電源モードと、バッテリー２６の出力で動作する内部電源モードのうちどちらかのモードで動作することになる。電源選択回路制御部２８は、電源選択回路２７を制御する目的で設けられている。電源選択回路制御部２８は、本発明の電源切替制御手段に相当する。
【００４８】
＜電源選択回路の制御＞
続いて、本発明の最も特徴的な構成である電源選択回路２７の動作について説明する。この電源選択回路２７の動作は、Ｘ線撮影装置３１の動作と密接に関係しているので、以降の説明においては、Ｘ線撮影装置３１の動作についても言及しながら電源選択回路２７についての説明をする。
【００４９】
Ｘ線撮影装置３１でＸ線撮影を実行するには、まず、天板３２に被検体Ｍが載置される。術者が操作卓４６を通じてＸ線撮影の開始を指示すると、Ｘ線管３３よりＸ線が照射されこれがＸ線検出器１０に検出される。以降、Ｘ線撮影が繰り返されることにより動画であるライブ像が撮影されるものとして動作説明をする。
【００５０】
この様なライブ像の撮影においては、Ｘ線の照射が繰り返される。そして、Ｘ線の照射が一回なされると、動画を構成するフレームの一枚が取得される。Ｘ線の照射を次々と行うと、それだけフレームも次々と取得される。このフレームを撮影順に表示部４９に表示させていけば、術者は、被検体Ｍが透視される様子を動画として視認することができる。
【００５１】
図７は、このようなライブ像の撮影における各部が動作する様子を時系列順に表しているタイミングチャート図である。図７においては、上から順にＸ線管３３の状態、Ｘ線検出器１０への電源供給の状態、バッテリー２６の状態、Ｘ線検出器１０の動作の状態、スイッチ素子２３の状態が示されている。
【００５２】
＜Ｘ線照射に先立つ動作＞
図７に示すように、実施例１の構成においては、術者が操作卓４６を通じてＸ線撮影の開始を指示すると、Ｘ線が照射されるのに先立ち、まず、スイッチ素子制御部２４は、スイッチ素子２３をオンの状態とさせる。なお、スイッチ素子２３がＸ線撮影の指示以前からオンの状態にあるときは、スイッチ素子制御部２４は、Ｘ線撮影の指示に伴いスイッチ素子２３のオン状態を維持する。
【００５３】
これと同時に、電源選択回路制御部２８は、電源選択回路２７に商用電源２１の入力を選択させ、これに伴いアクティブマトリックス基板４は、外部電源モードに移行する（図５参照）。このようにして電源選択回路制御部２８は、検出素子の各々に電荷が蓄積されるときに、外部電源でＸ線検出器１０が動作するように電力の供給源を切り替える。なお、アクティブマトリックス基板４がＸ線撮影の指示以前から外部電源モードとなっているときは、電源選択回路制御部２８は、Ｘ線撮影の指示に伴い外部電源モードを維持する。
【００５４】
このように、Ｘ線撮影の指示がなされた時点においては、商用電源２１からの電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２２，スイッチ素子２３，および電源選択回路２７を通じてアクティブマトリックス基板４に供給される。このとき、スイッチ素子２３はオンの状態となっているから、電力は充電制御回路２５にも供給されていることになる。充電制御回路２５は、この電力の供給に伴いバッテリー２６の充電を開始する。なお、充電制御回路２５がＸ線撮影の指示以前からバッテリー２６の充電を開始しているときは、充電制御回路２５は、Ｘ線撮影の指示に伴い、バッテリー２６の充電を継続する。
【００５５】
このようなスイッチ素子制御部２４，電源選択回路制御部２８，および充電制御回路２５の動作は、主制御部４７が各部に対して制御信号を送信することで実現される。以降の各部２４，２５，２８の動作においても、各部２４，２５，２８は主制御部４７に従って動作する。
【００５６】
＜Ｘ線の照射と電荷の蓄積＞
上述の各部２４，２５，２８の動作が完了した後、主制御部４７は、Ｘ線管制御部３６を通じてＸ線照射の指示をＸ線管３３に対して行う。そして、Ｘ線管３３から被検体Ｍに向けてＸ線が照射される。Ｘ線は、被検体Ｍを透過した後、Ｘ線検出器１０に入射する。Ｘ線検出器１０のアモルファスセレン層１にＸ線が入射すると、Ｘ線は、電荷に変換される。この電荷は、検出素子の有するコンデンサ４ｃの各々に蓄積される。この電荷の蓄積は、Ｘ線の照射と同時に始まり、Ｘ線の照射が終了した後もしばらく続行される。バッテリー２６は、検出素子の各々に電荷が蓄積されるときに充電される。
【００５７】
＜電荷の読み出しに先立つ動作＞
電荷の蓄積の終了後、図２で説明したように、コンデンサ４ｃに蓄積された電荷の読み出しを実行しなければならない。実施例１の最も特徴的な構成は、電荷の読み出しが開始される前に、各部２４，２５，２８が再び動作することにある。電荷の読み出しが開始される前のタイミングで、スイッチ素子制御部２４は、各検出素子に蓄積された電荷を読み出すときに、外部電源からＸ線検出器１０への電力の供給が遮断されるようにスイッチ素子２３を制御し、スイッチ素子２３がオフとされる。これと同時に、バッテリー２６の充電が中止されるのである。
【００５８】
これと同時に、電源選択回路２７は、バッテリー２６が電源として選択する。つまり、電源選択回路制御部２８は、Ｘ線検出器１０が有する各検出素子に蓄積された電荷を読み出すときに、電力の供給源を外部電源からバッテリー２６に切り替えるように電源選択回路２７を制御する。この動作により、アクティブマトリックス基板４は、商用電源２１からの電力供給が断たれ、代わりにバッテリー２６の放電を利用して動作するようになる。特に、電源選択回路制御部２８は、各検出素子に蓄積された電荷を読み出すときには、Ｘ線検出器１０が有するアンプアレイ１４がバッテリー２６で駆動させる。アンプアレイ１４をバッテリー駆動とする理由は、アンプアレイ１４動作中にアンプアレイ１４に対して外部電源由来のノイズが入力されるのを防止する必要性からである。これによりＸ線画像の乱れが抑えられる。その原理については後述とする。
【００５９】
＜電荷の読み出し＞
上述の各部２４，２５，２７の動作の終了後、Ｘ線検出器１０におけるゲートドライバ１３が図２を用いて説明したようにゲート制御電極Ｈ１〜Ｈ４を順番にオンしていき、各検出素子の対する電荷の読み出しが実行される。電荷の読み出しは、アクティブマトリックス基板４上の全ての素子列について読み出しが完了するまで実行される。
【００６０】
＜次回の撮影に先立つ動作＞
電荷の読み出しが終了すると、Ｘ線撮影装置３１は、ライブ像の撮影における１フレーム分の動作を完了する。このように、１フレーム分の動作とは、Ｘ線の照射と、電荷の蓄積と電荷の読み出しとの３つの動作から構成されている。この１フレーム分の動作が終了すると、各部２４，２５，２８は、次のＸ線照射に向けた動作を行う。すなわち、Ｘ線照射の開始がされる前のタイミングで、スイッチ素子２３がオンとされ、電源選択回路２７を通じて商用電源２１が電源として選択され、バッテリー２６の充電が再開されるのである。そして、２回目のＸ線照射が開始される。その後の動作は、１回目のＸ線照射の時と同様である。実施例１の構成では、１フレーム分の動作が上述の要領で複数回に亘り繰り返される。この様にして取得された検出データは、画像生成部１５に送出され、各フレームごとに画像が生成された後、これらが時系列順につなぎ合わされて動画とされる。
【００６１】
＜実施例１の構成の効果＞
この様に、実施例１のアクティブマトリックス基板４は、Ｘ線照射および電荷蓄積の際には外部電源（商用電源２１）で駆動し、電荷読み出しの際にはバッテリー２６で駆動するようになっている。この様にすると、商用電源２１由来のノイズの影響による画像が乱れが抑制されるのでこれについて説明する。図８は、Ｘ線検出器１０により電荷の読み出し動作の詳細について説明している。図８に示すように、電荷の読み出しは、ゲート制御電極Ｈ１〜Ｈｎを順番に動作させることで行われる。従って、電荷の読み出しが行われている期間を詳しく見ていくと、読み出される検出素子の列が変わっていくのである。例えば、読み出しの途中でゲート制御電極Ｈｍに係る電荷の読み出しに不具合があると、ゲート制御電極Ｈｍに接続されている検出素子の全てがその影響が現れる。
【００６２】
図９は、Ｘ線撮影で取得されるフレームＦのうちの一つを表している。このフレームＦは、縦横に画素が配列されて構成されている。そして、説明の簡単のためにフレームＦの画素の各々がＸ線検出器１０上の検出素子の各々に１対１で対応しているものとする。すると、フレームＦの画素のうち縦方向に１列に並ぶ画素列は、あるゲート制御電極Ｈを制御することで同時に読み出しがなされた検出素子の出力を基にしているということになる。つまり、ゲート制御電極Ｈｍに係る電荷の読み出しに不具合があると、フレームの画素のうち縦方向に１列に並ぶ画素列に偽像が現れてしまう。
【００６３】
このような電荷の読み出し時に起こる不具合は、商用電源２１から電力を供給していることに起因している。図１０は、商用電源２１による駆動が電荷の読み出しに悪影響を与える様子を表している。図１０は、商用電源２１から電力を供給しながら、電荷の読み出しを行う従来方式を表している。この方式は、実施例１の構成とは異なるので注意が必要である。
【００６４】
いま、商用電源２１の電圧が乱れたとする。この電圧の乱れは、商用電源２１に接続されているＸ線撮影装置３１以外の電子機器における電力の使用状況の変化などに起因する。商用電源２１で生じた電圧の乱れは、ノイズｎとなってアクティブマトリックス基板４に入力される。このノイズｎは、検出素子の配列のうちの数列を読み出しているうちに集束するような周波数を有している。したがって、このノイズｎの影響は、電荷の読み出しの間持続するということはない。むしろ、ノイズｎの影響は、特定のゲート制御電極Ｈに係る電荷の読み出しの不具合となって現れる。
【００６５】
このノイズｎが引き起こす電荷の読み出しの不具合について説明する。商用電源２１に含まれていたノイズｎは、図１０の左側に示すようにアクティブマトリックス基板４のアンプアレイ１４まで到達する。すると、アンプアレイ１４は、このノイズｎを重畳させて検出信号を出力させてしまう。この様子を具体的に説明する。例えば、図２におけるゲート制御電極Ｈ１〜Ｈ４を次々とオンさせていく電荷の読み出し動作のうち、ゲート制御電極Ｈ３のオン時にノイズｎがアンプアレイ１４に入ったとする。すると、図２の斜線で示すゲート制御電極Ｈ３に接続された各検出素子の出力がアンプアレイ１４により増幅される際にノイズｎの重畳もなされてしまう。すると、図１０の右側に示すように、フレームＦにおけるゲート制御電極Ｈ３に接続された検出素子に対応する部分の画素値が他の部分の画素値と異なる現象が生じ、フレームＦ全体としては筋状の偽像が現れてしまう。
【００６６】
図１１の左側は、ノイズｎの影響がフレームＦを縦断するように現れている様子を示している。つまり、従来構成によれば、ノイズｎはフレームＦの一部において筋として結像するのであり、画像上でかなり目立つ。
【００６７】
これに比べて、実施例１においては、図１２に示すように、電荷読み出し時において商用電源２１がアクティブマトリックス基板４から遮断されているので、商用電源２１由来のノイズｎが電荷読み出し時にアクティブマトリックス基板４に入力されることがない。すると、ノイズｎが検出素子の出力を増幅中のアンプアレイ１４に入力されることもない。従って、図１２の右側においては、図１１を用いた従来構成の説明と同様、ゲート制御電極Ｈ３のオンに合わせて商用電源２１にノイズｎが発生したにも関わらず、得られたフレームＦにはノイズｎの影響は出ていない（図１２の右側参照）。電荷の読み出し時においてアクティブマトリックス基板４は、商用電源２１とは別系統のバッテリー２６から電源の供給を受けていたからである。
【００６８】
ところで、実施例１の構成の場合、商用電源２１がアクティブマトリックス基板４の電源の供給源となっている時期がある。その時期とは、アモルファスセレン層１で生じた電荷の蓄積中である（図７参照）。このとき、アクティブマトリックス基板４は、商用電源２１由来のノイズｎに無防備なのではないかという疑問が浮かぶ。確かに、電荷の蓄積中に商用電源２１でノイズｎが発生すると、ノイズｎは、アクティブマトリックス基板４に入力されてしまう。しかし、この場合は、電荷読み出し中のノイズ入力と比べてフレームＦの画質に大きな影響はない。ノイズｎの影響は、フレームＦの全域に分散して現れるからである（図１１の右側参照）。
【００６９】
電荷の蓄積中のノイズｎの影響がフレームＦ全体に現れる理由について説明する。電荷の蓄積中にノイズｎがアクティブマトリックス基板４に入力されると、ノイズｎは、ノード３ａを通じて共通電極３に到達する（図１参照）。つまり、電荷の蓄積中におけるノイズｎの影響は、アモルファスセレン層１の電場の揺らぎとして現れるのである。電場が揺らぐと、アクティブマトリックス基板４上の全ての検出素子に影響が及ぶ。すると、ノイズｎの影響がフレームＦ全体に分散して現れることになる。
【００７０】
以上のように、実施例１の構成によれば、読み出し段階においてＸ線検出器１０が外部電源で動作しないように構成されている。この様にすることで、アクティブマトリックス基板４上の各素子列を順番に読み出す際に外部電源由来のノイズがアンプアレイ１４に入力されることがない。この様にすることで、ノイズありの状態で素子列が読み出されることがなくなり、撮影される画像に筋状の偽像の出現が抑制される。
【００７１】
上述のようにＸ線検出器１０の蓄積段階において、外部電源で装置が駆動されるようにすれば、バッテリー２６の容量が蓄積段階で減少することがないので、Ｘ線検出器１０の読み出し段階においてＸ線検出器１０を確実にバッテリー２６で駆動させることができるＸ線撮影装置１が提供できる。
【００７２】
また、画像に現れる筋状の偽像は、アンプアレイ１４に外部電源由来のノイズが入力されることにより発生することが分かっている。上述の構成のようにアンプアレイ１４が外部電源で駆動しないようにすれば、画像に偽像が現れることを確実に防止できる。
【００７３】
また、上述のように外部電源からのＸ線検出器１０への電力の供給を遮断するスイッチ素子２３を備えるようにすれば、より確実に外部電源由来のノイズがＸ線検出器１０に入力されることを抑制することができる。すなわち、上述の構成によれば、読み出し段階のＸ線検出器１０は、電源選択回路２７とスイッチ素子２３によって二重に外部電源から隔離される。すなわち、Ｘ線検出器１０の読み出し段階においては、Ｘ線検出器１０への外部電源からの入力がスイッチ素子２３によって遮断される。したがって、電源選択回路２７において、外部電源からの入力がリークしてＸ線検出器１０側に流れるような事態が生じない。
【００７４】
本発明は上述の構成に限られず下記のように変形実施することができる。
【００７５】
（１）上述の構成において、電源選択回路２７，スイッチ素子２３，バッテリー２６は、Ｘ線検出器１０に内蔵されていてもよく、Ｘ線検出器１０の外部に配置されていてもよい。この様に本発明は、様々なタイプの放射線撮影装置に適用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１     アモルファスセレン層（変換層）
４     アクティブマトリックス基板（検出基板）
１３   ゲートドライバ（読出制御手段）
１４   アンプアレイ
２３   スイッチ素子（スイッチ）
２４   スイッチ素子制御部（スイッチ制御手段）
２６   バッテリー
２７   電源選択回路（電源切替手段）
２８   電源選択回路制御部（電源切替制御手段）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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