(57)【要約】【課題】変換素子の長寿命化を図ることができるとともに、画像情報を高精度に読み取ることのできる撮像装置を提供する。【解決手段】高電圧発生回路８２において発生した高電圧を検知回路７７で所定の閾値と比較し、その値が閾値よりも小さい場合、放射線検出器５２に放電等の不具合が発生しているものと判断する。一方、高電圧を第１電極層６０に印加した状態で放射線検出器５２に放射線を照射して電荷を蓄積した後、高電圧を印加しない状態で読取光を放射線検出器５２に照射し、画像情報に係る電荷を読み取る。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧を発生させる高電圧発生回路と、
前記高電圧が印加された状態で、照射される電磁波に担持された画像情報を電荷情報に変換して蓄積する変換素子と、
前記変換素子に前記高電圧を印加しない状態で、前記変換素子に蓄積された前記画像情報に係る前記電荷情報を読み取る電荷情報読取部と、
前記高電圧発生回路に接続され、前記変換素子に印加される前記高電圧を検知する検知回路と、
前記検知回路により検知された前記高電圧に従い、前記高電圧発生回路を制御する電圧制御回路と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記変換素子は、第１電極層、光導電層、多数の線状電極からなるストライプ電極を有する第２電極層を順に積層して構成される固体検出器からなり、前記第１電極層に前記高電圧が印加された状態で、画像情報を担持する前記電磁波が前記光導電層に照射されることにより、前記画像情報を前記電荷情報として前記光導電層に蓄積する一方、前記第１電極層に前記高電圧を印加しない状態で、前記光導電層を読取光で走査することにより、前記電荷情報を前記第２電極層から電流として出力することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光又は放射線からなる電磁波を変換素子に照射して画像を撮像する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、医療診断等を目的として、放射線を被写体に照射し、その透過放射線を半導体からなる固体検出器により検出し、電荷情報としての画像情報に変換する撮像装置が種々提案されている。この場合、放射線を電荷情報に変換して画像情報を得るためには、固体検出器に高電圧を印加する必要がある。
【０００３】
ところで、固体検出器に対して高電圧を印加した状態を継続すると、印加電極の端縁部から固体検出器を構成する半導体層の表面に沿って沿面放電が発生したり、印加電極から半導体層を貫通して放電する貫通放電が発生する。このような放電が起こると、検出した電荷情報にノイズが混入して画像情報に影響が現れ、あるいは、固体検出器が損傷するおそれがある。また、高電圧や放射線の影響によって固体検出器が経時的に劣化することも懸念される。
【０００４】
そこで、例えば、放電によるショート状態や、放電の予兆を事前に検知する検知回路を組み込んだ高電圧制御装置を固体検出器に接続したものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
図４は、この装置の概略回路構成図である。高電圧制御装置は、画像情報を担持した放射線を検出する固体検出器２と、高電圧を固体検出器２に供給して制御する高電圧制御回路４とを備える。
【０００６】
固体検出器２は、放射線が照射されることで電荷が生成される放射線感応型の半導体層６と、半導体層６の表面に配設され、高電圧が印加される印加電極８と、半導体層６の裏面に配設された電荷収集電極１０と、電荷収集電極１０によって収集された電荷を蓄積するコンデンサ１２と、各コンデンサ１２に蓄積された電荷を取り出す薄膜トランジスタ１４とを備える。
【０００７】
高電圧制御回路４は、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣ変換回路１６と、ＡＣ−ＤＣ変換回路１６から供給される直流電流をスイッチングするスイッチング回路１８と、スイッチング回路１８から供給される直流電流から高電圧を生成して固体検出器２の印加電極８に供給する高電圧発生回路２０と、スイッチング回路１８を介して高電圧発生回路２０を制御する制御回路２２と、高電圧発生回路２０によって生成された電圧又は電流を検知する検知回路２４と、検知回路２４により検知された電圧又は電流の変化に応じて高電圧を制御する電圧制御回路２６とを備える。
【０００８】
高電圧発生回路２０によって生成された高電圧が印加電極８に印加され、その状態において半導体層６に放射線が照射されると、放射線の線量に応じた電荷が半導体層６内で生成される。生成された電荷は、電荷収集電極１０を介してコンデンサ１２に蓄積される。コンデンサ１２に蓄積された電荷は、複数の薄膜トランジスタ１４を順次オンオフ制御することで読み出され、読み出された電荷に基づいて画像が形成される。
【０００９】
一方、高電圧発生回路２０で生成され印加電極８に印加される電圧又は電流は、検知回路２４によって常時監視されている。この場合、半導体層６において、放電現象が発生し、あるいは、放電の予兆があると、検知回路２４が低電圧状態又は過電流状態を検知する。電圧制御回路２６は、検知回路２４が低電圧状態又は過電流状態を検知したとき、例えば、高電圧発生回路２０から印加電極８に供給される電圧を低電圧に変更し、あるいは、電圧の印加を停止させる処理を行うことにより、半導体層６の損傷等の事態を事前に回避するようにしている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２５８２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の構成からなる撮像装置では、固体検出器２に放射線が照射される直前から、固体検出器２のコンデンサ１２に蓄積された電荷の読み出しを終了するまでの間、固体検出器２に高電圧が継続して印加されているため、固体検出器２の劣化が大きく、寿命が著しく短縮されることが懸念される。また、高電圧を印加した状態で電荷の読み出しを行うため、高電圧により発生するノイズの影響で画像を高精度に取得できなくなるおそれがある。
【００１２】
本発明は、変換素子の長寿命化を図ることができるとともに、画像情報を高精度に読み取ることのできる撮像装置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】
【００１３】
本発明の撮像装置は、高電圧を発生させる高電圧発生回路と、
前記高電圧が印加された状態で、照射される電磁波に担持された画像情報を電荷情報に変換して蓄積する変換素子と、
前記変換素子に前記高電圧を印加しない状態で、前記変換素子に蓄積された前記画像情報に係る前記電荷情報を読み取る電荷情報読取部と、
前記高電圧発生回路に接続され、前記変換素子に印加される前記高電圧を検知する検知回路と、
前記検知回路により検知された前記高電圧に従い、前記高電圧発生回路を制御する電圧制御回路と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の撮像装置では、変換素子に画像情報を蓄積するときにのみ高電圧が印加され、画像情報の読取時には高電圧が印加されないため、変換素子に高電圧が長時間印加されることがなく、変換素子の長寿命化を図ることができるとともに、高電圧により発生するノイズが画像情報に影響することがなく、画像情報を高精度に取得することができる。また、変換素子に印加される高電圧を監視しながら制御することにより、放電等による変換素子に対する不具合の発生を事前に回避可能であり、これによって変換素子の更なる長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の撮像装置が適用されるマンモグラフィ装置３０の構成図である。
【００１６】
マンモグラフィ装置３０は、立設状態に設置される基台３２と、基台３２の略中央部に配設される旋回軸３４に固定されるアーム部材３６と、被写体３８に対して放射線を照射する放射線源を収納し、アーム部材３６の一端部に固定される放射線源収納部４０と、被写体３８を透過した放射線を検出する固体検出器を収納し、アーム部材３６の他端部に固定される撮影台４２と、撮影台４２に対して被写体３８のマンモを押圧して保持する押圧板４４とを備える。
【００１７】
放射線源収納部４０及び撮影台４２が固定されたアーム部材３６は、旋回軸３４を中心として矢印Ａ方向に旋回することで、被写体３８のマンモに対する撮影方向が調整可能に構成される。押圧板４４は、アーム部材３６に連結された状態で放射線源収納部４０及び撮影台４２間に配設されており、矢印Ｂ方向に変位可能に構成される。
【００１８】
また、基台３２には、被写体３８のＩＤ情報、被写体３８の撮影部位、管電圧、ターゲットの種類等の撮影情報を入力する操作パネル４６と、入力された情報を表示する表示パネル４８とが配設される。なお、操作パネル４６及び表示パネル４８は、マンモグラフィ装置３０に配設する代わりに、マンモグラフィ装置３０に接続される図示しないコンソールに配設して構成することもできる。
【００１９】
図２は、撮影台４２の内部構成図であり、撮影台４２及び押圧板４４間に被写体３８の撮影部位であるマンモ５０を設定した状態を示す。
【００２０】
撮影台４２の内部には、放射線源収納部４０に内蔵されたターゲットから射出された放射線Ｘを検出する放射線検出器５２（変換素子）と、放射線検出器５２により検出された放射線Ｘの情報を読み取るために、放射線検出器５２に読取光を照射する読取光源５４と、放射線検出器５２に蓄積されている不要電荷を除去するために、放射線検出器５２に消去光を照射する消去光源５６とを備える。
【００２１】
読取光源５４は、例えば、多数のＬＥＤ等からなる光源を図面と直交する方向に配列したライン状光源からなり、矢印Ｃ方向に移動することで、放射線検出器５２の全面に読取光を照射する。
【００２２】
図３は、放射線検出器５２を含む制御回路のブロック図である。
【００２３】
放射線検出器５２は、直接変換方式且つ光読出方式の放射線固体検出器であって、画像情報を担持した放射線Ｘが照射されることで、この画像情報を電荷情報である潜像電荷として蓄積した後、読取光で走査することにより前記潜像電荷に応じた電流を発生させるものである。
【００２４】
放射線検出器５２は、ガラス基板５８上に形成されており、マンモ５０（図２）を透過した放射線Ｘに対して透過性を有する第１電極層６０、放射線Ｘが照射されることで導電性を呈する記録用光導電層６２、潜像電荷（例えば、負電荷）に対しては略絶縁体として作用する一方、前記潜像電荷と逆極性の輸送電荷（例えば、潜像電荷が負電荷であるときには、正電荷）に対しては略導電体として作用する電荷輸送層６４、読取光が照射されることで導電性を呈する読取用光導電層６６、読取光に対して透過性を有する第２電極層６８をこの順に積層して構成される。なお、記録用光導電層６２と電荷輸送層６４との界面には、前記潜像電荷を蓄電する蓄電部７０が形成される。
【００２５】
第１電極層６０は、２次元状に広がる平板電極を構成する。
【００２６】
記録用光導電層６２としては、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）、ＰｂＯ、ＰｂＩ2等の酸化鉛（ＩＩ）やヨウ化鉛（ＩＩ）、Ｂｉ12（Ｇｅ，Ｓｉ）Ｏ20、Ｂｉ2Ｉ3／有機ポリマーナノコンポジット等のうち少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が適当である。
【００２７】
電荷輸送層６４としては、例えば、第１電極層６０に帯電される負電荷の移動度と、その逆極性となる正電荷の移動度との差が大きい程良く（例えば、１０2以上、望ましくは、１０3以上）、ポリＮ−ビニルカルバゾール（ＰＶＫ）、N，N′−ジフェニル−N，N′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）やディスコティック液晶等の有機系化合物、あるいは、ＴＰＤのポリマー（ポリカーボネート、ポリスチレン、ＰＵＫ）分散物、Ｃｌを１０〜２００ｐｐｍドープしたａ−Ｓｅ等の半導体物質が適当である。特に、有機系化合物（ＰＶＫ、ＴＰＤ、ディスコティック液晶等）は、光不感性を有するため、好ましく、また、誘電率が一般に小さいため、電荷輸送層６４及び読取用光導電層６６の容量が小さくなり、読取時の信号取り出し効率を大きくすることができる。なお、「光不感性を有する」とは、放射線Ｘや読取光の照射を受けても殆ど導電性を呈するものでないことを意味する。
【００２８】
読取用光導電層６６としては、ａ−Ｓｅ、Ｓｅ−Ｔｅ、Ｓｅ−Ａｓ−Ｔｅ、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン、ＭｇＰｃ（Magnesium phtalocyanine）、ＶｏＰｃ（phaseII of Vanadyl phthalocyanine）、ＣｕＰｃ（Cupper phtalocyanine）等のうち、少なくとも１つを主成分とする光導電性物質が好適である。
【００２９】
第２電極層６８は、多数の線状電極を所定の画素ピッチでストライプ状に配列したストライプ電極７２から構成される。ストライプ電極７２は、ライン状の読取光源５４の移動方向である矢印Ｃ方向（図２）に延在する。ストライプ電極７２の間には、例えば、カーボンブラック等の顔料を若干量分散させたポリエチレン等の高分子材料が充填され、読取光に対して遮光性を有するものとされている。
【００３０】
次に、放射線検出器５２に接続される制御回路について説明する。制御回路は、放射線検出器５２の第１電極層６０に接続され、第１電極層６０に高電圧を供給する高電圧供給回路７４と、放射線検出器５２の第２電極層６８に接続され、画像情報を読み取る画像情報読取部７６とから基本的に構成される。
【００３１】
高電圧供給回路７４は、交流電流を直流電流に変換するＡＣ−ＤＣ変換回路７８と、ＡＣ−ＤＣ変換回路７８から供給される直流電流を高速でスイッチングするスイッチング回路８０と、スイッチング回路８０から供給されるスイッチングされた直流電流に基づいて高電圧を発生させる高電圧発生回路８２と、高電圧発生回路８２から供給される高電圧をバイアス電圧として放射線検出器５２の第１電極層６０に供給し、あるいは、第１電極層６０をアース状態として第１電極層６０に対する前記バイアス電圧の供給を遮断するバイアス切換回路８４と、スイッチング回路８０を制御して高電圧発生回路８２から発生される高電圧を制御する電圧制御回路８６と、高電圧発生回路８２で発生する高電圧の状態を検知する検知回路７７とを備える。
【００３２】
検知回路７７は、高電圧発生回路８２で発生した高電圧を所定の閾値ＴＨと比較する比較回路９８と、比較回路９８による比較結果を表示する表示部１００とを備える。この場合、表示部１００は、マンモグラフィ装置３０の表示パネル４８であってもよい。比較回路９８から出力される比較結果は、電圧制御回路８６に供給される。電圧制御回路８６は、前記比較結果に基づき、放射線検出器５２に供給される高電圧を制御する。
【００３３】
画像情報読取部７６は、放射線検出器５２の第２電極層６８を構成する各ストライプ電極７２に接続され、ストライプ電極７２からの画像情報を担持した電流を電圧に変換して積分するチャージアンプ８８と、チャージアンプ８８の出力電圧を所定のタイミングでサンプルホールドするサンプルホールド回路９０と、サンプルホールド回路９０によってサンプルホールドされた出力電圧をストライプ電極７２毎に切り換えるマルチプレクサ９２と、マルチプレクサ９２からストライプ電極７２毎に出力される出力電圧であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９４と、Ａ／Ｄ変換器９４からのデジタル信号を画像データとして記憶するメモリ９６とを備える。
【００３４】
本実施形態のマンモグラフィ装置３０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。
【００３５】
先ず、マンモグラフィ装置３０に付設された操作パネル４６、図示しないコンソール、ＩＤカード等を用いて、被写体３８に係るＩＤ情報、撮影方向、撮影部位、放射線源に供給する管電圧等の撮影情報を入力する。
【００３６】
技師は、指定された撮影方向に従ってマンモグラフィ装置３０を所定の状態に設定する。例えば、マンモ５０の撮影方向としては、上部から放射線Ｘを曝射して撮影を行う頭尾方向（ＣＣ）撮影、側面から放射線Ｘを曝射して撮影を行う側面方向（ＭＬ）撮影、斜め方向から放射線Ｘを曝射して撮影を行う内外側斜位（ＭＬＯ）撮影があり、これらの撮影方向の情報に応じてアーム部材３６を旋回軸３４を中心に旋回させる。
【００３７】
次に、マンモグラフィ装置３０に対して被写体３８を指定された撮影状態に設定する。例えば、被写体３８の左のマンモ５０に対する頭尾方向（ＣＣ）撮影を行う場合、図２に示すように、左のマンモ５０を撮影台４２に載置した後、押圧板４４を押し下げ、撮影台４２及び押圧板４４間にマンモ５０を保持させる。
【００３８】
以上の準備処理が終了した後、撮影台４２内に配設される放射線検出器５２の第１電極層６０に高電圧供給回路７４から高電圧を印加するとともに、操作パネル４６によって設定された管電圧及び管電流を放射線源収納部４０内の放射線源に印加し、放射線Ｘをマンモ５０に照射して放射線画像の撮影を行う。なお、放射線Ｘの照射に先立ち、消去光源５６を駆動して放射線検出器５２に消去光を照射することにより、放射線検出器５２に蓄積されている不要電荷を除去することが望ましい。
【００３９】
そこで、電圧制御回路８６は、スイッチング回路８０を制御し、ＡＣ−ＤＣ変換回路７８から供給される直流電流を高速でスイッチングして高電圧発生回路８２に供給する。高電圧発生回路８２は、スイッチングされた直流電流に基づいて高電圧を発生させ、この高電圧をバイアス切換回路８４を介しバイアス電圧として放射線検出器５２の第１電極層６０に供給し、第１電極層６０と第２電極層６８との間に高電圧からなる直流電圧を印加する。この場合、第１電極層６０と、第２電極層６８を構成するストライプ電極７２との間には、ストライプ電極７２に沿って電界が生成される部分と、ストライプ電極７２間の電界が生成されない部分とが生じる。
【００４０】
前記の状態において放射線Ｘがマンモ５０に照射され、マンモ５０の画像情報を担持した透過放射線が放射線検出器５２に照射される。放射線Ｘが放射線検出器５２に照射されると、記録用光導電層６２内で正負の電荷対が発生し、負電荷がストライプ状の前記電界の分布に従って蓄電部７０に移動する。一方、記録用光導電層６２内で発生した正電荷は、第１電極層６０に移動し、第１電極層６０内の負電荷と結合して消滅する。このようにして、蓄電部７０には、マンモ５０の画像情報に対応した電荷情報である潜像電荷（負電荷）が蓄積される。
【００４１】
次に、放射線検出器５２の蓄電部７０に蓄積された電荷情報の読み取りを行う。電荷情報である潜像電荷を読み取る際には、高電圧供給回路７４のバイアス切換回路８４により高電圧発生回路８２を切り離し、第１電極層６０を接地状態とする。次いで、第２電極層６８を構成するストライプ電極７２の延在する方向と直交する方向に延在するライン状の読取光源５４を図２に示す矢印Ｃ方向に移動させ、放射線検出器５２の第２電極層６８を走査露光する。
【００４２】
この走査露光により、読取光が照射された読取用光導電層６６内に正負の電荷対が発生する。発生した正電荷は、蓄電部７０に蓄積された潜像電荷（負電荷）に引きつけられるようにして電荷輸送層６４内を移動し、蓄電部７０の潜像電荷（負電荷）と結合して消滅する。一方、読取用光導電層６６内の負電荷は、第２電極層６８に注入される正電荷と結合して消滅する。そして、これらの電荷再結合に伴う電荷の移動により発生した電流が電荷情報として画像情報読取部７６のチャージアンプ８８に出力される。
【００４３】
チャージアンプ８８は、読取光源５４による走査位置毎に各ストライプ電極７２から取得される電流を電圧に変換して積分する。積分された電圧値は、サンプルホールド回路９０によりサンプルホールドされた後、マルチプレクサ９２によってストライプ電極７２毎に切り換えられ、次いで、Ａ／Ｄ変換器９４によってデジタル信号にされ、画像データとしてメモリ９６に記憶される。
【００４４】
この場合、画像データに係る電荷を放射線検出器５２から読み取る際、第１電極層６０に高電圧が印加されていないため、放射線検出器５２の劣化が抑制される。また、高電圧によるノイズが画像データに影響することがなく、従って、画像データを高精度に取得することができる。
【００４５】
以上のようにしてマンモ５０の画像情報が取得された後、消去光源５６が駆動され、消去光が放射線検出器５２に照射されることにより、放射線検出器５２に残留する不要電荷が除去される。
【００４６】
ここで、放射線検出器５２は、高電圧供給回路７４から第１電極層６０に高電圧であるバイアス電圧が印加された状態で放射線Ｘが照射されることにより、マンモ５０の画像情報を電荷情報として蓄積するものであり、安定した一定のバイアス電圧が印加されることで画像情報を高精度に蓄積することができる。
【００４７】
しかしながら、マンモグラフィ装置３０の使用環境の変化や、高エネルギの放射線Ｘが照射されることによる放射線検出器５２の特性の経時的劣化の影響等により、放射線検出器５２において面放電や貫通放電が発生し、第１電極層６０に印加される高電圧の電圧値の変動することが懸念される。
【００４８】
高電圧発生回路８２に接続されている検知回路７７は、第１電極層６０に供給される高電圧の状態を検知し、その検知結果に基づいて放射線検出器５２に供給される高電圧を制御する。
【００４９】
すなわち、検知回路７７は、比較回路９８において、高電圧発生回路８２で発生した高電圧の値を所定の閾値ＴＨと比較し、その比較結果を表示部１００に表示する。この場合、例えば、高電圧の値が閾値ＴＨよりも小さいとき、放射線検出器５２において放電等の不具合が発生し、あるいは、放電等の予兆のあることを撮像に先だって確認することができる。また、比較回路９８は、比較結果を電圧制御回路８６にフィードバックし、例えば、放射線検出器５２の第１電極層６０に供給するバイアス電圧を低く設定することにより、放電等の不具合の発生を回避することができる。
【００５０】
このように、検知回路７７によって放射線検出器５２に印加される高電圧の状態を検知することにより、放電等の不具合の発生を事前に回避し、放射線検出器５２の長寿命化を図ることができる。
【００５１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態のマンモグラフィ装置の構成図である。
【図２】図１に示すマンモグラフィ装置における撮影台の内部構成図である。
【図３】図１に示すマンモグラフィ装置における放射線検出器を含む制御回路のブロック図である。
【図４】従来技術に係る高電圧制御装置の概略回路構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
３０…マンモグラフィ装置  ３８…被写体
４０…放射線源収納部      ４２…撮影台
４４…押圧板              ５２…放射線検出器
５４…読取光源            ５６…消去光源
５８…ガラス基板          ６０…第１電極層
６２…記録用光導電層      ６４…電荷輸送層
６６…読取用光導電層      ６８…第２電極層
７０…蓄電部              ７２…ストライプ電極
７４…高電圧供給回路      ７６…画像情報読取部
７７…検知回路            ８２…高電圧発生回路
８４…バイアス切換回路    ８６…電圧制御回路
９８…比較回路            １００…表示部
【図１】
2007271286.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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