(57)【要約】【課題】放射線の照射を高い精度で検知可能な放射線撮影装置及び放射線撮影システムを提供する。【解決手段】放射線撮影装置は、放射線を第１の光に変換するシンチレータ（１１３）と、前記第１の光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を含む光電変換部（１１１）と、前記第１の光を検出する光検出部（１１７）と、を有し、前記光電変換部及び前記光検出部は、前記シンチレータを挟むように配置されることを特徴とする。【選択図】図１
2014035296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を第１の光に変換するシンチレータと、
前記第１の光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を含む光電変換部と、
前記第１の光を検出する光検出部と、を有し、
前記光電変換部及び前記光検出部は、前記シンチレータを挟むように配置されることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
前記シンチレータは、前記光電変換部を透過した前記放射線を前記第１の光に変換することを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記シンチレータは、前記光検出部を透過した前記放射線を前記第１の光に変換することを特徴とする請求項１記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記光検出部は、導光板と、光吸収層と、光検出器と、光反射部位とを有し、
前記光吸収層及び前記シンチレータは、前記導光板を挟むように配置され、
前記光検出器は、前記導光板の側面に配置され、
前記光反射部位は、前記第１の光を前記光検出器の方向に反射するように配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記光検出部は、光反射透過層と、光拡散層と、導光板と、光反射層と、光検出器とを有し、
前記シンチレータから近い順に、前記光反射透過層、光拡散層、導光板、光反射層が配置され、
前記光検出器は、前記導光板の側面に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
さらに、前記導光板を介して前記光電変換部に前記第１の光とは別の第２の光を照射する光発生器を有することを特徴とする請求項５記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記光発生器は、発光ダイオードであり、
前記発光ダイオードは、発光時のバイアスに対して逆バイアスを印加することにより、前記光検出器として機能することを特徴とする請求項６記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
さらに、放射線の照射を待つ待機処理と、前記光検出部が前記第１の光の照射の開始を検知すると前記複数の光電変換素子で発生した電荷を蓄積する蓄積処理と、前記光検出部が前記第１の光の照射の終了を検知すると前記複数の光電変換素子から前記電気信号を読み出す読み出し処理とを行い、放射線画像を取得する制御部を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
さらに、前記光電変換部を駆動する駆動回路部と、
前記光電変換部から前記電気信号を読み出す読み出し回路部とを有し、
前記制御部は、前記駆動回路部及び前記読み出し回路部を制御し、
前記光検出部の光検出器は、前記駆動回路部、前記読み出し回路部又は前記制御部に実装されることを特徴とする請求項８記載の放射線撮影装置。
【請求項１０】
前記シンチレータは、前記光検出部に埋め込まれており、
前記光検出部及び前記光電変換部は相互に接していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の放射線撮影装置と、
被写体を介して前記放射線撮影装置に放射線を照射する放射線発生装置と
を有することを特徴とする放射線撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線撮影装置及び放射線撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線等の放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる放射線撮影装置として、半導体材料によって形成された平面型の検出器（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下ＦＰＤという）を用いた放射線撮影装置が実用化され始めている。この放射線撮影装置に用いられるＦＰＤとしては、直接変換型と間接変換型に大別される。間接変換型の放射線撮影装置は、基板上に光を電気信号に変換する光電変換素子を含む画素が２次元アレイ状に複数配置された光電変換部と、放射線を光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する波長変換体と、を含むＦＰＤを有する装置である。光電変換素子としては、ａ−Ｓｉなどの半導体材料が用いられ、波長変換体としては、シンチレータが用いられる。
【０００３】
放射線撮影装置は、撮影をする際、放射線発生装置と同期を取りながら撮影を行う。同期方法としては、Ｘ線発生装置から照射されたＸ線を検知して同期を取る手段がある。この場合、Ｘ線の検出器を放射線撮影装置内外に設ける方法が知られており、この場合、接続作業の工数が不要で放射線撮影装置を持ち運び、様々なＸ線発生装置と組み合わせて使用できるメリットがある。
【０００４】
特許文献１及び２では、放射線撮影装置内に、シンチレータによって放射線が変換された光を検出する光検出部を有して、放射線の照射検知を行っている。特許文献１では、ＦＰＤにおいて、光電変換部のシンチレータと対向した面と反対側の面に配置された光検出部を更に有する。光検出部材は、光検知回路と、シンチレータで変換されて光電変換部を透過した可視光を光検知回路に集光する光導波路と、を有して、放射線の照射検知を行っている。特許文献２では、特許文献１に対して、光検出部が導光板と光反射部位と光検知回路を有し、シンチレータで変換されて光電変換部を透過した可視光を導光板及び光反射部位を介して光検知回路に集光し、Ｘ線の照射検知を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１１７７８号公報
【特許文献２】特開２００７−１４７３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１と特許文献２ともに、シンチレータで放射線が変換された光を、光電変換部を透過させ、光検出部で取り込む構成となっている。光電変換部は、半導体材料や金属材料で形成されているため、シンチレータで変換された光は、光電変換部を透過するとその光量が落ちてしまう。そのため、微弱な放射線が照射された場合、放射線の照射の検知が出来ない可能性がある。また、放射線の照射開始時の照射量の変化が緩やかな場合、放射線の照射検知が遅れてしまう可能性がある。つまり、放射線の照射を検知する検知精度に課題がある。
【０００７】
そこで本発明の目的は、放射線の照射を高い精度で検知可能な放射線撮影装置及び放射線撮影システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の放射線撮影装置は、放射線を第１の光に変換するシンチレータと、前記第１の光を電気信号に変換する複数の光電変換素子を含む光電変換部と、前記第１の光を検出する光検出部と、を有し、前記光電変換部及び前記光検出部は、前記シンチレータを挟むように配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、放射線の照射を高い精度で検知可能な放射線撮影装置及び放射線撮影システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る放射線撮影装置の断面の模式図である。
【図２】第１の実施形態に係る放射線撮影装置の断面の拡大図である。
【図３】第１の実施形態に係る放射線撮影装置の平面図である。
【図４】第１の実施形態に係る放射線撮影装置の等価回路図である。
【図５】第１の実施形態に係る放射線撮影装置のタイミングチャートである。
【図６】第２の実施形態に係る放射線撮影装置の断面の模式図である。
【図７】第２の実施形態に係る放射線撮影装置の断面の拡大図である。
【図８】第２の実施形態に係る放射線撮影装置の断面の拡大図である。
【図９】第３の実施形態に係る放射線撮影装置の断面の模式図である。
【図１０】第４の実施形態に係る光電変換素子の断面図である。
【図１１】第５の実施形態に係る放射線撮影システムの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影装置の構成の一例を示す断面の模式図である。１１１は光電変換部、１１２は基板、１１３はシンチレータ、１１７は光検出部、１３０は光電変換部１１１から電気信号を読み出す読み出し回路部、１４０は光電変換部１１１を駆動する駆動回路部である。１５０は光検出部１１７と読み出し回路部１３０と駆動回路部１４０とを制御する制御部である。光電変換部１１１は、絶縁性基板１１２において、光を電気信号に変換する光電変換素子を含む画素が２次元アレイ状に複数配置された領域である。画素の一例として、画素は、駆動配線と信号線に接続されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）と、そのＴＦＴに接続された光電変換素子と、を含む。基板１１２の一例として、ガラス等の絶縁性基板が挙げられる。シンチレータ１１３は、放射線撮影装置に入射するＸ線等の放射線を、光電変換素子が感知可能な波長帯域の光に変換する。なお、本発明では、放射線がシンチレータによって変換された、光電変換素子が感知可能な光が、第１の光に相当する。このシンチレータ１１３は、光電変換部１１の上に配置され、好ましくは、光電変換部１１１の光電変換素子が配置された面側に配置され得る。シンチレータ１１３の実装方法は、光電変換部１１１上にシンチレータが堆積されたカーボンやフィルムを貼り合わせる方式でも、光電変換部１１１上に直接シンチレータを堆積させる方式でも、いずれでも適用可能である。
【００１２】
光検出部１１７は、シンチレータ１１３の光電変換部１１１と対向する面とは反対側の面に配置され、導光板１１５と光吸収層１１４と光検出器１１６と複数の光反射部位１２１を有する。すなわち、光電変換部１１１及び光検出部１１７は、シンチレータ１１３を挟むように配置される。導光板１１５は、シンチレータ１１３と対向する第１表面と、第１表面と対向する第２表面と、第１表面と第２表面と、複数の側面と、を含む。導光板１１５は、光伝播の効率の良い透明度の高い樹脂素材、例えばアクリル樹脂等の材料で構成することが望ましい。光吸収層１１４は、導光板１１５のシンチレータ１１３と対向する第１表面の反対側の第２表面に配置されている。すなわち、光吸収層１１４及びシンチレータ１１３は、導光板１１５を挟むように配置されている。光検出器１１６は、導光板１１５の側面に配置されている。光反射部位１２１は、導光板１１５内に配置され、シンチレータ１１３で変換された光を光検出器１１６の方向に反射するように配置されている。制御部１５０は、光検出器１１６と読み出し回路部１３０と駆動回路部１４０と通信できるように接続され、読み出し回路部１３０と駆動回路部１４０は光電変換部１１１に接続されている。
【００１３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影装置の構成の一例を示す断面の拡大図で、図１の構成において、基板１１２及び光電変換部１１１を透過したシンチレータ１１３に放射線が入射した例を示している。言い換えると、図１では、光電変換部１１１がシンチレータ１１３と放射線発生装置（不図示）の間に配置されている。放射線撮影装置に入射した放射線は、基板１１２と光電変換部１１１を透過し、シンチレータ１１３によって第１の光に変換される。変換された第１の光は、シンチレータ１１３から光電変換部１１１の方向（図中ａ１の方向）と光検出部１１７の方向（図中ａ２の方向）に出射される。ａ１の方向の可視光は、光電変換部１１１で光の強度に応じた電気信号に変換されて、画像として蓄積される。また、ａ２の方向の可視光は、光反射部位１２１と光吸収層１１４に照射される。光反射部位１２１に照射された可視光は、光反射部位１２１でａ３の方向に反射され、光検出器１１６に照射される。なお、光検出器１１６は、フォトダイオード等の受光素子を使用できる。光吸収層１１４に照射された可視光は、光吸収層１１４に吸収され消失する。
【００１４】
仮に、光吸収層１１４を設けない場合、ａ２の方向に出射された第１の光は、光吸収層１１４に相当する位置で屈折率などの違いにより反射し、シンチレータ１１３を透過し、光電変換部１１１へ戻り、光電変換素子への光量が増す。また、ａ２の方向の可視光の内、光反射部位１２１に照射された可視光は、光電変換部１１１に戻らない。つまり、光反射部位１２１のある場所と無い場所で光の光量が異なるため、その光量の差がアーチファクトとして画像に現れてしまう。光吸収層１１４は、このようなアーチファクトを抑止する為に設けている。また、基板１１２側から放射線が入射した場合、基板１１２で放射線が一部吸収され、シンチレータ１１３に照射される放射線は減少されてしまう。そのため、基板１１２は、放射線吸収の少ない材質で形成されていることが望ましく、例えば、ガラスなどの一定の放射線吸収がある材料を使用する場合は、所望の吸収量以下となるように薄く形成されたものが望ましい。
【００１５】
本実施形態では、光検知部１１７は、シンチレータ１１３で変換された第１の光を、光電変換部１１１を透過することなく検出することができる。そのため、シンチレータ１１３で変換された第１の光が、光電変換部１１１で光量が減少されることなく、光検出部１１７に入射する。そのため、光検出部材１１７の光検出効率が向上する。
【００１６】
また、これまでの説明では、基板１１２を透過してシンチレータ１１３に放射線が入射する例について述べてきた。ただし、光検出部１１７を透過してシンチレータ１１３に放射線が入射した場合においても、同様の効果を得ることができる。シンチレータ１１３で変換された第１の光は、光電変換部１１１で光量が減少されることなく、光検出部１１７に入射されるためである。このような場合は、言い換えると、シンチレータ１１３が光電変換部１１１と放射線発生装置（不図示）の間に配置され、且つ、光検出部１１７がシンチレータ１１３と放射線発生装置（不図示）の間に配置されている場合である。
【００１７】
図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影装置の導光板１１５内の光反射部位１２１の配置の一例を示す平面図である。図３（ａ）では、導光板１１５は、光反射部位１２１を９つ備える。９つの光反射部位１２１は、シンチレータ１１３で変換された第１の光を導光板１１５の側面に設置された１つの光検出器１１６に向けて反射し、その反射光が他の光反射部位１２１に干渉しないように配置している。このように配置することで、シンチレータ１１３で変換された第１の光を光検出器１１６で検出することができる。
【００１８】
図３（ｂ）では、導光板１１５は、光反射部位１２１を９つ備える。９つの光反射部位１２１は、シンチレータ１１３で変換された第１の光を導光板１１５の側面に設置された、９つの光反射部位１２１にそれぞれ対応した９つの光検出器１１６に向けて反射し、その反射光が他の光反射部位１２１に干渉しないように配置している。このように配置することで、シンチレータ１１３で変換された可視光を光検出器１１６で検出することができる。
【００１９】
さらに、それぞれの光検出器１１６で検出される光の強度から、被検者の体内を透過し、その透過率に応じた強度分布や、放射線撮影装置の特定箇所に照射している放射線の線量を計測することができる。特定箇所に照射している放射線の計測を検知することで、曝射量が撮影のための適正定量に達した時点で放射線の照射を停止させるＡＥＣ（Auto Exposure Control）を行うこともできる。
【００２０】
複数の光反射部位１２１は、Ｘ線が被検者の体内を透過し、その透過率に応じた強度分布をもって放射線撮影装置に入射するため、導光板１１５内に一様に配置されていることが望ましい。光反射部位１２１の配置の数に制約がある場合、光反射部位１２１は、被写体の関心部位である可能性が高い導光板１１５の中央と、被写体が無い可能性が高くて強い放射線の当たる可能性が高い導光板１１５の４隅に設けるのが望ましい。
【００２１】
次に、制御部１５０における放射線撮影装置の制御方法について図４及び図５を用いて説明する。図４は、本発明の第１の実施形態に係る放射線撮影装置の等価回路図であり、図５は放射線撮影装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００２２】
図４に示すように、放射線撮影装置は、光電変換部１１１と、駆動回路部１４０と、読み出し回路部１３０と、バイアス電圧Ｖｓを供給するバイアス電源と、制御部１５０と、を有する。光電変換部１１１は、複数の画素１１０が基板１１２に２次元マトリクス状に配設されている。複数の画素１１０は、それぞれ、光電変換素子Ｓと、スイッチング素子Ｔと、を有する。ここで、図４の光電変換部１１１には、便宜上、６行×３列の計１８画素分だけ示されているが、更に多くの画素１１０が２次元マトリクス状に配設されていても良い。光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３は、入射した光を電荷に変換する素子である。スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３は、各光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３で変換された電荷に基づく電気信号を画素の外部に転送するためのものである。ここで、スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３には、例えば、アモルファスシリコン等の非単結晶半導体のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が用いられている。各光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３の一方の電極側には、バイアス電源からバイアス電圧Ｖｓが印加されている。また、各光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３の他方の電極側には、各スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３のドレイン電極が接続されている。また、各スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３のソース電極は、各信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３に接続されている。また、放射線撮影装置には、行方向に配列された複数の画素１１０のスイッチング素子、例えば、スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１３、のゲート電極を電気的に接続する駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ６が、列方向に並んで設けられている。駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ６は、駆動回路部１４０に電気的に接続されている。
【００２３】
基板１１２が絶縁性基板である場合、駆動回路部１４０は、基板１１２の１辺に実装されている。駆動回路部１４０は、制御部１５０からの制御信号に基づいた所定のタイミングで、スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３に電圧を印加するためのものである。読み出し回路部１３０は、各信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３を介して、スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３から転送される電気信号を読み出すためのものである。読み出し回路部１３０は、主として、初段の増幅器であるプリアンプＡ１〜Ａ３、サンプルホールド回路３０１、アナログマルチプレクサ３０２、バッファアンプ３０３及びＡ／Ｄ変換器３０４を有する。読み出し回路部１３０では、各信号配線Ｓｉｇ１〜Ｓｉｇ３が、それぞれ、プリアンプＡ１〜Ａ３の入力に電気的に接続されている。
【００２４】
図５は、図４で示した放射線撮影装置の駆動配線Ｖｇ１〜Ｖｇ６の電圧（スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３を導通状態にするオン電圧と非導通状態にするオフ電圧）と放射線の照射（シンチレータ１１３の発光）を示すタイミングチャートである。制御部１５０は、待機処理を行い、放射線の照射を待つ。待機処理は、駆動回路部１４０を制御し、スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３を行単位でオン／オフする動作を繰り返し、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３の暗電流成分をリセットする。このような動作を「空読み動作」と称する。
【００２５】
次に、放射線が照射されると、放射線は、シンチレータ１１３によって第１の光に変換され、第１の光は光検出部１１７の光検出器１１６に照射される。光検出器１１６は、第１の光を検出すると、放射線の照射の開始を検知したとして、照射開始の検知信号を制御部１５０に出力する。照射開始の検知信号を受け取った制御部１５０は、待機処理の「空読み動作」を停止し、複数の画素１１０内で発生した電荷を蓄積する蓄積処理を行う。蓄積処理は、駆動回路部１４０を制御し、すべてのスイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３をオフにし、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３で発生した電荷を画素１１０内に蓄積する。
【００２６】
次に、放射線の照射が停止されると、光検出器１１６への第１の光の照射も停止する。光検出器１１６は、第１の光の照射の終了を検知すると、照射停止の検知信号を制御部１５０に出力する。照射停止の検知信号を受け取った制御部１５０は、蓄積処理から、複数の画素１１０から電気信号を読み出す読み出し処理に移行して、放射線画像を取得するように、駆動回路部１４０を制御する。読み出し処理は、駆動回路部１４０を制御し、スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３を行単位でオン／オフを繰り返し、光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３で発生した電荷に基づく電気信号を読み出し回路部１３０に出力し、放射線画像を取得する。
【００２７】
このようにシンチレータ１１３からの光を直接、光検出器１１６で検出することで、検出する光量が光電変換部１１１で減衰することなく、光検出器１１６で検出することができる。そのため、微弱な放射線においても放射線照射を確実に検知し、かつ直ちに蓄積動作に移行し、放射線検知のタイムラグによる被験者の無駄な被ばく量を低減することができる。これにより、段差などの画像上のアーチファクトを低減することができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る放射線撮影装置の構成については、図１に示す第１の実施形態に係る放射線撮影装置の構成と同様である。図６は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮影装置の構成の一例を示す断面の模式図である。ここで、図６において、図１と同一の構成部については、同一の符号を付けている。図６において、図１と異なるところは、光検出部１１７と制御部１５０の接続である。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。
【００２９】
光検出部１１７は、光反射透過層１６０と光拡散層１６１と光反射層１６２と光発生器１７０とを更に有する。シンチレータ１１３側から順に、光反射透過層１６０、光拡散層１６１、導光板１１５、光反射層１６２が配置されている。光反射透過層１６０は、一定で一様な反射率と透過率のある、いわゆるマジックミラー機能を有する。光反射層１６２は、導光板１１５の光拡散層１６１と対向する面と反対側の面に配置され、光検出器１１６は、導光板１１５の側面に配置されている。光発生器１７０は、導光板１１５において光検出器１１６が配置される側面と対向する別の側面に配置されており、第１の光とは別の第２の光を出射する。制御部１５０は、光検出器１１６と読み出し回路部１３０と駆動回路部１４０と光発生器１７０と通信できるように接続され、読み出し回路部１３０と駆動回路部１４０は光電変換部１１１に接続されている。
【００３０】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮影装置の構成の一例を示す断面の拡大図で、図６の構成において、基板１１２を透過して放射線が入射した例を示している。放射線撮影装置に入射した放射線は、基板１１２と光電変換部１１１を透過し、シンチレータ１１３によって第１の光に変換され、光電変換部１１１の方向（図中ａ１の方向）と光反射透過層１６０の方向に入射する。ａ１の方向の第１の光は、光電変換部１１１で光の強度に応じた電気信号に変換されて、画像として蓄積される。また、光反射透過層１６０の方向に入射する第１の光は、光反射透過層１６０の反射率と透過率に応じて、図中のａ３の方向の第１の光とａ２の方向の第１の光に分解される。ａ３の方向の第１の光は、ａ１の方向の第１の光と同様に、光電変換部１１１に蓄積される。一方、ａ２の方向の第１の光は、光拡散層１６１で拡散され、導光板１１５に入射し、光反射層１６２と光反射透過層１６０での反射と光拡散層１６１での拡散を繰り返し、導光板１１５の中を進み、光検出器１１６に照射される。ここで、光反射透過層１６０の透過率は、光電変換部１１１の透過率より高くすることで、光検出器１１６で検出する光量を増やすことができる。また、光反射透過層１６０の透過率によって、導光板１１５内で乱反射した光の一部が光電変換部１１１に戻ってしまう。そのため、画像に違和感を与えない程度に、光拡散層１６１の拡散率と透過率を調整することが望ましい。
【００３１】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る放射線撮影装置の構成の一例を示す断面の拡大図で、図６の構成において、光発生器１７０から第２の光を入射した例を示している。光発生器１７０から出射された第２の光は、導光板１１５に入射し、光反射層１６２と光拡散層１６１及び光反射透過層１６０で反射を繰り返す。すると、導光板１１５の中を広がり（図中ｂ１）、光反射透過層１６０の透過率に応じた第２の光（図中ｂ２）が光電変換部１１１に照射される。Ｘ線を照射する前段階に、光発生器１７０が導光板１１５を介して光電変換部１１１へ第２の光を照射することで、画素１１０内に残留した残留電荷をリセットすることができる。これにより、画素１１０の特性を改善し、特に値の低い信号の信号電荷の伝送効率を向上させることができる。また、光発生器１７０の光量は、光電変換部１１１のすべての画素１１０の光電変換素子が飽和する様に設定する。そのため、光発生器１７０は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、冷陰極管や半導体レーザ等の高出力光源が望ましい。また、光発生器１７０にＬＥＤを使用する場合、ＬＥＤの非発光時は、発光時のバイアスに対して逆バイアスを印加することにより、光検出器１１６としても機能するようにしてもよい。光発生器１７０は、導光板１１５の側面に配置されているのが望ましく、光検出器１１６と同一側面、対向する側面、垂直な側面のいずれの側面に配置されてもよい。
【００３２】
次に、制御部１５０における放射線撮影装置の制御方法について説明する。制御部１５０における放射線撮影装置の制御で、第１の実施形態と異なる点は、光発生器１７０の発光による光リセット処理が加わる点である。その他の処理は、第１の実施形態と同じであるため説明を割愛する。光リセット処理は、放射線撮影装置の起動後で、待機処理の前と読み出し処理の後に行うのが望ましい。また、待機処理中に光リセット処理を行う場合は、波長フィルターや偏光板等を用いて、光発生器１７０の発光が光検出器１１６に検出されないようにするのが望ましい。
【００３３】
このように、本実施形態は、第１の実施形態で得られる効果に加えて、光発生器１７０による残留電荷をリセットすることで、特に値の低い信号の信号電荷の伝送効率を上げ、画質を向上することができる。
【００３４】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る放射線撮影装置の構成については、図１に示す第１の実施形態に係る放射線撮影装置の構成と同様である。図９は、本発明の第３の実施形態に係る放射線撮影装置の構成の一例を示す断面の模式図である。ここで、図９において、図１と同一の構成部については、同一の符号を付けている。図９において、図１と異なるところは、光検出部１１７の導光板１１５の構造と、光検出器１１６と駆動回路部１４０の配置と接続である。導光板１１５は、シンチレータ１１３を埋没する穴が形成され、光電変換部１１１のシンチレータ１１３側に配置されている。
【００３５】
このようにすることで、シンチレータ１１３が導光板１１５に埋め込まれ、導光板１１５の面の一部が光電変換部１１１に接触する。ここで、第１の実施形態で述べたように、基板１１２を透過して放射線が入射した場合、基板１１２により放射線が吸収され、シンチレータ１１３に照射されるＸ線は減少されてしまう。そのため、基板１１２は、例えばガラスなどの一定の放射線吸収がある材料を使用する場合は、薄く形成もしくは加工されたものを使用する必要がある。薄く形成されたガラスは、その物理的強度が弱くなり、例えば、放射線撮影装置を持ち運ぶ時の衝撃や、放射線撮影装置を患者の下部に設置し、応力が掛かる場合などに破損してしまう可能性がある。本実施形態では、シンチレータ１１３が光検出部材１１７の導光板１１５に埋め込まれ、光検出部材１１７の導光板１１５の面の一部と基板１１２とが相互に接している。これにより、導光板１１５が基板１１２の支持基台を兼ね、光電変換部１１１の破損防止を行っている。導光板１１５と基板１１２の接触する面は、シンチレータ１１３を取り囲むように一様に設けられるのが望ましい。また、光電変換部１１１に接続する配線が通る箇所は、接触してなくてもよい。また、導光板１１５の他に、アルミ、マグネシウム、カーボンなどの支持基台と併用してもよい。
【００３６】
また、光検出器１１６は、駆動回路部１４０に実装された状態で、導光板１１５の側面に配置されている。光検出器１１６を駆動回路部１４０に実装することで、光検出器１１６と制御部１５０とを接続する配線が、駆動回路部１４０と制御部１５０とを接続する配線と共用でき、システム全体を小スペース化することができる。また、光検出器１１６の実装箇所は、駆動回路部１４０に限らず、読み出し回路部１３０や、制御部１５０のいずれか、もしくはそれぞれに実装され、導光板１１５の側面に配置してもよい。また、第２の実施形態の光発生器１７０も、同様に、駆動回路部１４０、読み出し回路部１３０、制御部１５０に実装し、導光板１１５の側面に配置してもよい。
【００３７】
第１の実施形態と同じく、光検出器１１６は導光板１１５の側面に配置し、Ｘ線の照射による光検出器１１６への光の照射経路が同じであるため、説明を割愛する。また、制御部１５０における放射線撮影装置の制御方法についても、第１の実施形態と同じであるため説明を割愛する。
【００３８】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る放射線撮影装置の構成については、図１に示す第１の実施形態に係る放射線撮影装置の構成と同様である。図１０は、本発明の第４の実施形態による光電変換部１１１を構成する１つの画素１１０の構成の一例を示す断面図である。光電変換部１１１を構成する画素１１０は、まず、絶縁基板であるガラス基板１０上に、第１の導体層１１、第１の絶縁層１２、第１の半導体層１３、第１の不純物半導体層１４及び第２の導体層１５が順次積層されて形成されたスイッチング素子１３０２を有する。ここで、スイッチング素子１３０２は、図１に示すスイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ６３に相当する。また、スイッチング素子１３０２において、第１の導体層１１はゲート電極に相当するものであり、第２の導体層１５はソース電極又はドレイン電極に相当するものである。第１の半導体層１３は、アモルファスシリコン、多結晶シリコン及び有機半導体のうちのいずれか１つの薄膜半導体材料を主材料として形成されている。
【００３９】
その後、第２の導体層１５上に、層間絶縁層１６を形成した後、層間絶縁層１６の所定領域に第２の導体層１５を露出させるコンタクトホールを形成して、例えば、当該コンタクトホールを埋め込むプラグ１７を形成する。そして、この層間絶縁層１６及びプラグ１７上に、図１の光電変換素子Ｓ１１〜Ｓ６３に相当する光電変換素子１３０１が形成される。以下に、詳細に説明する。
【００４０】
まず、層間絶縁層１６及びプラグ１７上に、第３の導体層１８、第２の絶縁層１９、第２の半導体層２０、第２の不純物半導体層２１及び第４の導体層２２が順次積層されて形成されている。この層間絶縁層１６及びプラグ１７上に形成された第３の導体層１８〜第４の導体層２２は、光電変換素子１１０に相当するＭＩＳ型センサ１３０１を構成する。この際、第３の導体層１８は、ＭＩＳ型センサ１３０１の下部電極層に相当する。また、第４の導体層２２は、ＭＩＳ型センサ１３０１の上部電極層に相当し、例えば、透明電極層として形成される。また、第２の不純物半導体層２１は、例えば、ｎ型の不純物半導体層で形成される。
【００４１】
その後、第４の導体層２２上に、保護層２３、接着層２４及びシンチレータ層２５が順次積層されて形成されている。
【００４２】
図１０に示すように、光電変換部１１１を構成する画素１１０は、絶縁基板であるガラス基板１０の上に配置されたスイッチング素子１３０２と、スイッチング素子１３０２の上方に配置された光電変換素子１３０１と、を有する。
【００４３】
このように構成することは、開口率、即ち光電変換部１１１の撮影領域の面積を確保する観点で望ましい。
【００４４】
図１０に示す例では、ＭＩＳ型センサ１３０１の上部に、保護層２３と接着層２４を介して、シンチレータ２５を配置している。ここで、シンチレータ１１３に相当するシンチレータ２５は、例えば、ガドリニウム系の材料又はＣｓＩ（ヨウ化セシウム）等の材料を主材料として形成される。
【００４５】
図１０に示す場合、被写体を透過したＸ線は、シンチレータ２５で第１の光に変換され、ＭＩＳ型センサ１３０１に入射する。そして、ＭＩＳ型センサ１３０１では、第１の光を第２の半導体層２０で光電変換して、電荷を発生させる。そして、ＭＩＳ型センサ１３０１で発生した電荷に基づく電気信号は、スイッチング素子１３０２により、順次、読み出し回路部１３０に転送されて、読み出される。また、光電変換素子は、ＭＩＳ型センサ１３０１に限定されず、例えば、ｐｎ型やＰＩＮ型のフォトダイオードでもよい。
【００４６】
本実施形態における光電変換部１１１は、液晶ディスプレイと同様の製造プロセスで作成される。液晶ディスプレイの製造プロセスでは通常０．５〜１．０ｍｍ程度のガラス基板が用いられる。このガラス基板を用いて、光電変換部１１１を形成後、Ｘ線の吸収を考慮し、機械研磨もしくは化学研磨などでガラス基板を０．２ｍｍ以下の薄さにすることが望ましい。
【００４７】
（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係る放射線撮影システムの構成の一例を示す図である。ここでは、放射線としてＸ線を適用したＸ線撮影システムについて説明する。本実施形態のＸ線撮影システムは、Ｘ線発生システム２２１と、放射線撮影装置２０４と、制御システム２２２とを有する。Ｘ線発生システム２２１は、Ｘ線発生装置（Ｘ線管球）２０１と、Ｘ線発生装置２０１を制御するＸ線制御部２０２と、Ｘ線曝射のオン／オフを行う曝射スイッチ２０３とを有する。曝射スイッチ２０３が押されると、予め設定されたＸ線照射条件にて、Ｘ線発生装置（放射線発生装置）２０１は被写体を介して放射線撮影装置２０４にＸ線（放射線）を照射する。
【００４８】
放射線撮影装置２０４は、第１〜第４の実施形態の放射線撮影装置であり、エリアセンサ部２０５と、光検出器１１６と、駆動回路部１４０と、読み出し回路部１３０と、制御部１５０と、電源回路部２０８と、無線通信部２０９と、加速度センサ２１０とを有する。エリアセンサ部２０５は、光電変換部１１１と、光検出部１１７とを有する。無線通信部２０９は、制御システム２２２の無線通信部２１１と無線通信する。加速度センサ２１０は、放射線撮影装置２０４の位置情報を取得する。放射線撮影装置２０４のサイズは、フィルムカセッテと同様のサイズであり、従来の装置を改造無しで組み込むことができる。また、重量は可搬可能な３ｋｇ程度で病室等への持ち運びが容易である。
【００４９】
制御システム２２２は、放射線撮影装置２０４と通信する無線通信部２１１と、コンピュータ２１２と、ディスプレイ２１３とを有する。コンピュータ２１２は、通信により放射線撮影装置２０４を制御する機能や、病院内のネットワークと接続して撮影に必要な情報の受信や送信を行う機能、ディスプレイ２１３に表示されるＧＵＩの制御・表示機能を有する。さらに、コンピュータ２１２は、放射線撮影装置２０４から送信されてきた画像信号に適切な画像処理を行う画像処理機能を有する。これらの機能は、ソフトウェア上で実現しても良いし、専用のＩＣやプログラム可能なＩＣを用いてハードウェア的に実現しても良い。
【００５０】
以上の構成により、曝射スイッチ２０３が押され、Ｘ線が照射されると、被写体を透過したＸ線が放射線撮影装置２０４に到達する。放射線撮影装置２０４はセンサバイアス電流の変化を検知し、エリアセンサ部２０５を蓄積動作にして、被写体を透過したＸ線を電気信号に変換し、蓄積する。さらに、Ｘ線の照射完了を検知した後、読み出し回路部１３０にて画素に蓄積した電気信号を読み出し、最終的にデジタル化したＸ線画像信号を無線通信部２０９で、コンピュータ２１２に送信する。コンピュータ２１２は、適切な画像処理を行った後、ディスプレイ２１３に表示する。
【００５１】
なお、Ｘ線画像取得にはグリッドを用いても良いし、放射線撮影装置２０４をブッキーテーブルや臥位スタンドに入れて使用しても良い。また、バッテリの充電機があっても良いし、コンピュータ２１２は１台では無く複数台でも良い。制御システム２２２は、可搬可能なモバイルパーソナルコンピュータで構成しても良い。さらに、コンピュータ２１２と放射線撮影装置２０４は、無線通信が十分行えない場所では、ケーブルで接続しても良い。さらに、複数の制御システム２２２に対して、１台の放射線撮影装置２０４を使用しても良いし、その逆も可能である。
【００５２】
第１〜第５の実施形態の放射線撮影装置及び放射線撮影システムは、医療用の診断や工業用の非破壊検査に用いることができ、Ｘ線発生装置からのＸ線照射信号もしくはＸ線照射を検知し、Ｘ線発生装置に同期させて駆動することができる。なお、本明細書では、放射性崩壊によって放出される粒子（光子を含む）の作るビームであるα線、β線、γ線などの他に、同程度以上のエネルギーを有するビーム、例えばＸ線や粒子線、宇宙線なども、放射線に含まれるものとする。
【００５３】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１１１  光電変換部 、１１２  絶縁性基板 、１１３  シンチレータ 、１１７  光検出部材
【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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