(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線を検出して電気信号に変換するための素子と該素子と接続されたＴＦＴとを有し、二次元に配列された複数の画素と、前記ＴＦＴのゲート電極と接続されたゲートラインが列方向にそれぞれ配列された複数のゲートラインと、前記ゲートラインと接続された駆動回路と、列方向の複数の前記画素と共通に接続されたデータラインが行方向にそれぞれ配列された複数のデータラインと、リセットされ得る複数のアンプを有し、前記複数のデータラインのうちの一つのデータラインに前記複数のアンプのうちの一つのアンプが接続された読み出し装置と、を有してマトリクス駆動を行うエリアセンサと、
前記複数のアンプにアンプリセット電位を共通に供給するスイッチング電源と、
を有する放射線検出装置において、
前記スイッチング電源の発振と非発振とを切り換え制御するための制御装置を備え、前記複数のアンプがリセットされる期間のうち少なくとも一部の期間に前記スイッチング電源を非発振とさせることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項２】
放射線を検出して電気信号に変換するための素子と該素子と接続されたＴＦＴとを有し、二次元に配列された複数の画素と、前記ＴＦＴのゲート電極と接続されたゲートラインが列方向にそれぞれ配列された複数のゲートラインと、前記ゲートラインと接続された駆動回路と、列方向の複数の前記画素と共通に接続されたデータラインが行方向にそれぞれ配列された複数のデータラインと、複数のサンプルホールドを有し、前記複数のデータラインのうちの一つのデータラインに前記複数のサンプルホールドのうちの一つのサンプルホールドが接続された読み出し装置と、を有してマトリクス駆動を行うエリアセンサと、
前記複数のサンプルホールドにサンプルホールド基準電位を共通に供給するスイッチング電源と、
を有する放射線検出装置において、
前記スイッチング電源の発振と非発振とを制御するための制御装置を備え、前記複数のサンプルホールドがサンプリングを行う期間のうち少なくとも一部の期間に前記スイッチング電源を非発振とさせることを特徴とする放射線検出装置。
【請求項３】
前記データラインは前記ＴＦＴのソース電極と接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線検出装置。
【請求項４】
前記素子は、放射線を光に変換する波長変換体と、前記光を前記電気信号に変換する素子とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項５】
前記素子は、放射線を直接電荷に変換する変換層を有し、この変換層は、ガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、アモルファスセレン、ＣｄＺｎ、またはＣｄＺｎＴｅを材料としていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項６】
前記ＴＦＴはアモルファスシリコンまたはポリシリコンを材料としていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放射線検出装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線検出装置と、
前記放射線検出装置で検出された信号を画像処理するイメージプロセッサと、
前記イメージプロセッサで処理された画像を表示するディスプレイと、を備えることを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラ、Ｘ線撮影装置などに用いる放射線検出装置に関し、詳しくはマトリクス駆動を行うエリアセンサと、その電源供給のためのDC/DCコンバーターを有する放射線検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、放射線を検出して電気信号に変換するエリアセンサを有する従来の放射線検出装置の模式的回路例を示し、図９はその駆動タイミングを示す。さらに図１０は従来の放射線検出装置のDC/DCコンバーターの模式的回路例を示す。
【０００３】
図８に示すように、エリアセンサはフォトダイオードとＴＦＴからなる画素を二次元に配列し、マトリクス駆動を行う。各画素のＴＦＴのゲート電極は共通ゲートラインVg1〜3に接続されており、共通ゲートラインは図示しないシフトレジスタなどで構成されるゲート駆動回路２に接続される。一方各ＴＦＴのソース電極は共通データラインSig1〜3に接続され、アンプ、サンプルホールド、アナログマルチプレクサなどで構成される画素の読み出し装置１に接続される。
【０００４】
このエリアセンサの電源としてDC/DCコンバーター３を有し、DC/DCコンバーター３の出力から、レギュレータ回路４でエリアセンサの各基準電位、すなわち、センサバイアス電位（Ｖs）、サンプルホールド基準電位（ＶREF1）、アンプリセット電位（ＶREF2）、ＴＦＴオン電位（Ｖon）、ＴＦＴオフ電位（Ｖoff）を作成している。
【０００５】
さらに図９に示す駆動タイミングを用いて各部の動作について説明する。図中RESは読み出し装置のアンプのリセットを、Vg1〜3は各共通ゲートラインへのゲートパルスのタイミングを、SMPLは読み出し装置のサンプルホールドのサンプリングタイミングを、CLKはアナログマルチプレクサからのアナログ同期信号をそれぞれ示す。始めにアンプのリセットが行われ、次にＴＦＴがオン（Vg1）することによりフォトダイオードＤ１〜３の信号電荷が読み出し装置１のアンプに転送され、サンプルホールドでサンプリングされ、アナログマルチプレクサからアナログ出力として、CLKに同期して出力される。
【０００６】
図１０は従来の放射線検出装置のDC/DCコンバーターの回路例である。従来の放射線検出装置のDC/DCコンバーター３は三角波発振回路３１、コンパレータ３２、MOSトランジスタ３３、ダイオード３４、コイル３５、抵抗３６，３７などで構成されている。図１０のＡにおける発振波形を図９のDC/DCに示す。図示されるようにDC/DCコンバーター３の発振は、高周波のパルスである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放射線検出装置では、DC/DCコンバーターの発振動作波形が高周波のパルスなので、この高周波のパルスが電界ノイズや磁界ノイズの原因となる場合があった。たとえば高周波のパルスがプリント基板上の容量結合によって、図８のアンプリセット電位VREF2やサンプルホールド基準電位VREF1を変動させれば、ラインノイズ（電界ノイズ）を生じてしまう。また高周波のパルスが電磁誘導の働きでアンプリセット電位VREF2やサンプルホールド基準電位VREF1を変動させれば、ラインノイズ（磁界ノイズ）を生じてしまう。すなわち図９の「理想的なアナログ出力」と「実際のアナログ出力」の差がラインノイズである。このようなラインノイズは、エリアセンサで読み出された信号を画像として再現する場合にスジ状に現れ、画像の品位を低下させる。
【０００８】
特にＸ線撮影装置への応用など、高い精度での画像データ取得が必要とされる場合、これらのラインノイズが大きな問題となる場合があった。すなわち従来の放射線検出装置は、DC/DCコンバーターの発振動作に起因する電界ノイズ、磁界ノイズにより画質が劣化する場合があるという課題を有していた。
【０００９】
さらに従来の放射線検出装置は、これらのノイズにより高画質の撮影システムの構築が困難であるという課題を有していた。
【００１０】
そこで本発明は、DC/DCコンバーターを有する放射線検出装置において、DC/DCコンバーターの発する電界ノイズ、磁界ノイズによる画質への影響を低減する放射線検出装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、本発明の放射線検出装置は、放射線を検出して電気信号に変換するための素子と該素子と接続されたＴＦＴとを有し、二次元に配列された複数の画素と、前記ＴＦＴのゲート電極と接続されたゲートラインが列方向にそれぞれ配列された複数のゲートラインと、前記ゲートラインと接続された駆動回路と、列方向の複数の前記画素と共通に接続されたデータラインが行方向にそれぞれ配列された複数のデータラインと、リセットされ得る複数のアンプを有し、前記複数のデータラインのうちの一つのデータラインに前記複数のアンプのうちの一つのアンプが接続された読み出し装置と、を有してマトリクス駆動を行うエリアセンサと、前記複数のアンプにアンプリセット電位を共通に供給するスイッチング電源と、を有する放射線検出装置において、前記スイッチング電源の発振と非発振とを切り換え制御するための制御装置を備え、前記複数のアンプがリセットされる期間のうち少なくとも一部の期間に前記スイッチング電源を非発振とさせることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の放射線検出装置の他の態様としては、放射線を検出して電気信号に変換するための素子と該素子と接続されたＴＦＴとを有し、二次元に配列された複数の画素と、前記ＴＦＴのゲート電極と接続されたゲートラインが列方向にそれぞれ配列された複数のゲートラインと、前記ゲートラインと接続された駆動回路と、列方向の複数の前記画素と共通に接続されたデータラインが行方向にそれぞれ配列された複数のデータラインと、複数のサンプルホールドを有し、前記複数のデータラインのうちの一つのデータラインに前記複数のサンプルホールドのうちの一つのサンプルホールドが接続された読み出し装置と、を有してマトリクス駆動を行うエリアセンサと、前記複数のサンプルホールドにサンプルホールド基準電位を共通に供給するスイッチング電源と、を有する放射線検出装置において、前記スイッチング電源の発振と非発振とを制御するための制御装置を備え、前記複数のサンプルホールドがサンプリングを行う期間のうち少なくとも一部の期間に前記スイッチング電源を非発振とさせることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の放射線検出装置の模式的回路図である。図２はその動作を説明する駆動タイミング図である。図３、図４は本発明の放射線検出装置に用いられるDC/DCコンバーターの模式的回路図である。
【００１５】
以下の説明で、基本的な動作については前述の従来例と同様なので重複する部分は省略する。図１〜４に示すように、本発明ではDC/DCコンバーター（スイッチング電源）３に接続されたDC/DC制御装置５を有していることが特徴である。さらにDC/DC制御装置５はDC/DCコンバーターの「発振」と「非発振」を切り換え制御するENB信号を供給することが特徴である。
【００１６】
前述の「課題」の項で述べたように、読み出し装置１のアンプのリセット（RES）時およびサンプリング（SMPL）時に、DC/DCコンバーターの発振動作に起因する電界ノイズあるいは磁界ノイズが基準電位を変動させると、ラインノイズの原因となる。図２のタイミング図で示すように、本発明では、アンプのリセット（RES）時およびサンプリング（SMPL）時に、DC/DCコンバーターを「非発振」とさせることを特徴としている。
【００１７】
本実施の形態ではアンプリセット、サンプリング時の両方の期間でDC/DCコンバーターを「非発振」としているが、どちらか一方でも良い。また本実施の形態ではアンプリセット、サンプリング期間中ずっとDC/DCコンバーターを「非発振」としているが、一部の期間だけでも良い。
【００１８】
図３、図４は本実施の形態を実現するための具体的なＤＣ／ＤＣコンバーターの構成例である。図３のＤＣ／ＤＣ制御装置５はＤＣ／ＤＣコンバーターの三角波発振回路３１の「発振」と「非発振」をＥＮＢ信号で切り換えることができる。本説明図のように発振回路を根本的に「非発振」とさせることが望ましい。
【００１９】
また図４のDC/DC制御装置５ではコンパレータ３２の「動作」と「非動作」をENB信号で切り換えることができる。発振回路を根本的に「非発振」とできない場合は、このように後段の回路で発振波形を禁止しても良い。
【００２０】
本発明で特に留意すべき点は以下のとおりである。すなわち、第１にDC/DCコンバーターに接続されたDC/DC制御装置を有していること。第２にDC/DC制御装置はDC/DCコンバーターの「発振」と「非発振」を切り換え制御すること。第３に読み出し装置のアンプリセット時およびサンプルホールド時にDC/DCコンバーターを「非発振」とすることである。
【００２１】
以上の構成により、DC/DCコンバーターの発振動作に起因するラインノイズを防ぐことができる。その結果として高画質の撮影システムを実現できる。
【００２２】
図５は、放射線を光に変換し、この光を光電変換する間接型のエリアセンサの画素の一例の断面図である。画素はガラス基板１１上にフォトダイオード１２とＴＦＴ１３で構成されている。また画素上には入射したＸ線を可視光に変換するための蛍光体（波長変換体）１５が設けられている。フォトダイオード１２とＴＦＴ１３はアモルファスシリコンやポリシリコンを材料にすることが好ましく、蛍光体１５はヨウ化セシウムやガドリニウム系の材料を用いるのが好ましい。
【００２３】
図６は、放射線を直接電気信号に変換する直接型のエリアセンサの画素の一例の断面図である。この例では画素はＸ線を直接電荷に変換する半導体材料によるＸ線-電子変換層２６と、それに接続された蓄積容量２２及びＴＦＴ２３で構成されている。図５の例と同様にＴＦＴ２３はアモルファスシリコンやポリシリコンを材料にすることが好ましい。さらにＸ線-電子変換層２６の材料はガリウム砒素、ガリウムリン、ヨウ化鉛、ヨウ化水銀、アモルファスセレン、CdZn、CdZnTeなどを用いることができる。
【００２４】
図７は本発明の放射線検出装置を用いたＸ線撮像システムへの応用例である。Ｘ線発生源としてのＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は患者あるいは被検体６０６１の胸部などの観察部分６０６２を透過し、本発明による放射線検出装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には被検体６０６１の内部の情報が含まれている。放射線検出装置６０４０は、Ｘ線の入射に対応して、その情報を含んだ電気信号に変換する。その電気信号はデジタル変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室（コントロールルーム）のディスプレイ６０８０で観察できる。
【００２５】
また、この情報は電話回線や無線６０９０等の伝送手段により遠隔地などへ転送でき、別の場所のドクタールームなどでディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク、光磁気ディスク、磁気ディスクなどに保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。またフィルムプロセッサ又はレーザープリンタ６１００によりフィルムや紙などの記録媒体６１１０に記録することもできる。
【００２６】
医療診断用や内部検査用のような非破壊検査に用いられているＸ線撮像システムに用いられる放射線検出装置は高精度で画像を読み取ることが必要である。本発明の放射線検出装置はラインノイズの影響を低減しているため、このような応用例に好適である。
【００２７】
以上の実施形態では、Ｘ線撮像システムを例に説明したが、放射線を光に変換し、この光を光電変換する装置構成としても、同様である。なお、放射線とはＸ線以外のα，β，γ線等を含む。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の放射線検出装置は、DC/DCコンバーターの発振動作に起因する電界ノイズ、磁界ノイズによる画質劣化を防ぐことができる。またＸ線撮影装置等に適用すれば、電界ノイズ、磁界ノイズの影響の少ない高画質の撮影システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の放射線検出装置の回路例を示す図
【図２】本発明の放射線検出装置の駆動タイミングを示す図
【図３】本発明の放射線検出装置のDC/DCコンバーターの回路例１を示す図
【図４】本発明の放射線検出装置のDC/DCコンバーターの回路例２を示す図
【図５】間接型の画素の断面図
【図６】直接型の画素の断面図
【図７】本発明の放射線検出装置を適用したＸ線撮像システムを示す図
【図８】従来の放射線検出装置の回路例を示す図
【図９】従来の放射線検出装置の駆動タイミングを示す図
【図１０】従来の放射線検出装置のDC/DCコンバーターの回路例を示す図
【符号の説明】
１  読み出し装置
２  ゲート駆動回路
３  ＤＣ／ＤＣコンバーター
４  レギュレータ回路
５  ＤＣ／ＤＣ制御装置
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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