(57)【要約】【課題】放射線の照射により発生するラグを放射線検出素子内から速やかに除去することが可能な放射線画像撮影装置を提供する。【解決手段】放射線画像撮影装置１は、検出部Ｐ上に二次元状に配列された複数の放射線検出素子７と、各放射線検出素子７にバイアス電圧Ｖbiasを印加するバイアス電源１４と、少なくともバイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを制御する制御手段２２を備え、制御手段２２は、各放射線検出素子７のリセット処理の際に各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを、少なくとも各放射線検出素子７から画像データＤを読み出す画像データＤの読み出し処理の際に各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧Ｖbias０よりも低い電圧に可変させる。【選択図】図８
2012085021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて印加する走査駆動手段と、
前記走査線を介してオン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
前記バイアス電源から前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧を制御するとともに、前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記各放射線検出素子内に残存する電荷を放出させる前記各放射線検出素子のリセット処理および前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記各放射線検出素子のリセット処理の際に前記バイアス電源から前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧を、少なくとも前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理の際に前記バイアス電源から前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧よりも低い電圧に可変させることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記各放射線検出素子のリセット処理の際に前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧を、少なくとも前記画像データの読み出し処理の際に前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧よりも低い電圧に可変させて、前記リセット処理の際に、前記各放射線検出素子の、前記スイッチ手段に接続されている第１電極と、前記バイアス電源から前記バイアス電圧が印加される第２電極との間に形成される電位勾配を、仮に前記読み出し処理の際に印加する前記バイアス電圧を前記第２電極に印加した場合に形成される電位勾配よりも大きくなるように変化させることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記制御手段は、少なくとも前記リセット処理の最中には、前記各放射線検出素子の前記スイッチ手段に接続されている前記第１電極の電位が、前記バイアス電源に接続されている前記第２電極に印加される前記バイアス電圧よりも高い状態が維持されるような前記バイアス電圧を、前記各放射線検出素子の前記第２電極に印加することを特徴とする請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記制御手段は、放射線画像撮影で放射線が照射される前に、前記各放射線検出素子のリセット処理で低い電圧に可変させた前記バイアス電圧を上昇させて、前記画像データの読み出し処理の際に前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧に戻すことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて印加する走査駆動手段と、
前記走査線を介してオン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
前記バイアス電源から前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧を制御するとともに、前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記各放射線検出素子内に残存する電荷を放出させる前記各放射線検出素子のリセット処理および前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、少なくとも前記各放射線検出素子のリセット処理および前記画像データの読み出し処理の最中に、前記各放射線検出素子の前記スイッチ手段に接続されている前記第１電極の電位が、前記バイアス電源に接続されている前記第２電極に印加される前記バイアス電圧よりも高い状態が維持されるような前記バイアス電圧を、前記各放射線検出素子の前記第２電極に印加することを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記スイッチ手段は、前記放射線検出素子の第１電極に接続されたソース電極と、前記信号線に接続されたドレイン電極と、前記走査線に接続されたゲート電極とを備える薄膜トランジスタで構成されており、
前記制御手段は、前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子から前記信号線にリークするリーク電流の、前記スイッチ手段である前記薄膜トランジスタの前記ゲート電極と前記ソース電極間の電位差に対する特性を用い、前記第１電極の電位が低下すると、前記スイッチ手段を介するリーク電流を増加させて前記第１電極の電位を再度上昇させて、前記第１電極の電位が前記第２電極に印加される前記バイアス電圧よりも高い状態を維持することが可能な前記バイアス電圧を、前記各放射線検出素子の前記第２電極に印加することを特徴とする請求項５に記載の放射線画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像撮影装置に係り、特に、各放射線検出素子のリセット処理や画像データの読み出し処理を行う放射線画像撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
照射されたＸ線等の放射線の線量に応じて検出素子で電荷を発生させて電気信号に変換するいわゆる直接型の放射線画像撮影装置や、照射された放射線をシンチレータ等で可視光等の他の波長の電磁波に変換した後、変換され照射された電磁波のエネルギーに応じてフォトダイオード等の光電変換素子で電荷を発生させて電気信号（すなわち画像データ）に変換するいわゆる間接型の放射線画像撮影装置が種々開発されている。なお、本発明では、直接型の放射線画像撮影装置における検出素子や、間接型の放射線画像撮影装置における光電変換素子を、あわせて放射線検出素子という。
【０００３】
このタイプの放射線画像撮影装置はＦＰＤ（Flat Panel Detector）として知られており、従来は支持台（或いはブッキー装置）と一体的に形成されていたが（例えば特許文献１参照）、近年、放射線検出素子等をハウジングに収納し、持ち運び可能とした可搬型の放射線画像撮影装置が開発され、実用化されている（例えば特許文献２、３参照）。
【０００４】
このような放射線画像撮影装置では、例えば後述する図４や図７等に示すように、通常、基板４上に交差するように配設された複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒにそれぞれ放射線検出素子７が配置され、複数の放射線検出素子７が二次元状（マトリクス状）に配列されて検出部Ｐが形成される。
【０００５】
また、各放射線検出素子７には、それぞれ薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）８で形成されたスイッチ手段が接続される。さらに、各走査線５は走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂに接続され、各信号線６は各読み出しＩＣ１６内の読み出し回路１７にそれぞれ接続される。
【０００６】
放射線画像撮影の際には、ゲートドライバ１５ｂから全ての走査線５にオフ電圧を印加して各ＴＦＴ８をオフ状態とした状態で、放射線画像撮影装置に放射線が照射される。すると、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷が各放射線検出素子７内にそれぞれ蓄積される。
【０００７】
そして、放射線の照射後、ゲートドライバ１５ｂから各走査線５にオン電圧が順次印加されると、各放射線検出素子７内に蓄積された電荷が、オン状態とされたＴＦＴ８を介して信号線６に放出され、その電荷が読み出し回路１７で電気信号すなわち画像データに変換されて読み出される。
【０００８】
一方、各放射線検出素子７からの画像データの読み出し処理は上記のようにして行われるが、画像データとして読み出し切れなかった一部の電荷が各放射線検出素子７内に残存する。また、各放射線検出素子７内では、放射線検出素子７自体の熱による熱励起等によりいわゆる暗電荷が常時発生している。そこで、このような読み残し分の電荷や暗電荷を各放射線検出素子７内から除去するための各放射線検出素子７のリセット処理が、通常、放射線画像撮影の前や後に行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−７３１４４号公報
【特許文献２】特開２００６−０５８１２４号公報
【特許文献３】特開平６−３４２０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、本発明者らの研究によれば、上記のように、放射線画像撮影の際に放射線画像撮影装置に放射線が照射されると、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷によって、いわゆるラグ（lag）が発生することが分かっている。そして、このラグの影響は、放射線画像撮影装置に対して強い放射線が照射されたような場合に特に大きく現れることが分かっている。
【００１１】
そして、前述した画像データの読み残し分の電荷や暗電荷は、各放射線検出素子７のリセット処理を繰り返すことによって、各放射線検出素子７から比較的容易に除去されるが、上記のラグは、リセット処理を繰り返し行ってもなかなか容易には消えないことも分かっている。
【００１２】
すなわち、画像データの読み出し処理で読み出し切れなかった読み残し分の電荷は、各放射線検出素子７のリセット処理を繰り返せば、各放射線検出素子７内から容易に除去されるため、その後、画像データの読み出し処理を行っても、後の読み出し処理では、上記の前回の読み出し処理で読み出し切れなかった読み残し分の電荷に相当する画像データが読み出されることはない。
【００１３】
しかし、放射線画像撮影装置に放射線を照射して行った前回の撮影で生じたラグは、その後、各放射線検出素子７のリセット処理を繰り返してもなかなか除去できない。そのため、例えば、リセット処理後、放射線を照射しない状態で放射線画像撮影装置を所定時間放置した後で画像データの読み出し処理を行うと、ラグが残存していなければ何も撮影されていない放射線画像が得られるはずであるが、実際には、前回の放射線画像撮影で生じたラグが除去し切れずに残像として現れてしまう。
【００１４】
このようにラグが容易に消えない理由は、放射線の照射により放射線検出素子７内で発生した電子や正孔の一部が、一種の準安定なエネルギーレベル（metastable state）に遷移して、放射線検出素子内での移動性を失った状態が比較的長時間保たれるためと考えられている。
【００１５】
そして、この準安定なエネルギー状態の電子や正孔は、いつまでも準安定なエネルギーレベルにあるわけではなく、熱エネルギーによって、ある確率で少しずつこの準安定なエネルギーよりも高いと考えられるエネルギーレベルの伝導帯に遷移して移動性が復活する。しかし、その割合が必ずしも大きくないため、各放射線検出素子７のリセット処理を繰り返し行っても容易に消えないと考えられている。
【００１６】
このラグの発生や持続のメカニズムについては、まだ不明な点も多い。しかし、いずれにせよ、このようなラグを除去できないと、少なくとも上記のように放射線画像撮影を連続して行うような場合には、先の撮影で生じたラグが、後の撮影で残像として現れてしまうといった無視し難い問題が生じる。
【００１７】
そして、上記のようにして得られる画像データに基づいて生成される放射線画像を、例えば医療における診断用等に用いるような場合、画像中に残像が存在すると、残像を病変部と誤診してしまったり、残像で病変部が見づらくなって病変部を見落としてしまう等の虞れがある。
【００１８】
このように、ラグによる残像の影響はできるだけ排除されることが望ましい。そして、放射線画像撮影装置は、各放射線検出素子７内で発生したラグを、各放射線検出素子７内からできる限り速やかに除去できるものであることが望ましい。
【００１９】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、放射線の照射により発生するラグを放射線検出素子内から速やかに除去することが可能な放射線画像撮影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】
【００２０】
前記の問題を解決するために、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて印加する走査駆動手段と、
前記走査線を介してオン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
前記バイアス電源から前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧を制御するとともに、前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記各放射線検出素子内に残存する電荷を放出させる前記各放射線検出素子のリセット処理および前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記各放射線検出素子のリセット処理の際に前記バイアス電源から前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧を、少なくとも前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理の際に前記バイアス電源から前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧よりも低い電圧に可変させることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の放射線画像撮影装置は、
互いに交差するように配設された複数の走査線および複数の信号線と、前記複数の走査線および複数の信号線により区画された各領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子とを備える検出部と、
前記各放射線検出素子にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
前記各走査線にオン電圧とオフ電圧とをそれぞれ切り替えて印加する走査駆動手段と、
前記走査線を介してオン電圧が印加されると前記放射線検出素子に蓄積された電荷を前記信号線に放出させるスイッチ手段と、
前記スイッチ手段を介して前記放射線検出素子から前記信号線に放出された前記電荷を画像データに変換して読み出す読み出し回路と、
前記バイアス電源から前記各放射線検出素子に印加する前記バイアス電圧を制御するとともに、前記走査駆動手段および前記読み出し回路を制御して前記各放射線検出素子内に残存する電荷を放出させる前記各放射線検出素子のリセット処理および前記各放射線検出素子からの前記画像データの読み出し処理を行わせる制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、少なくとも前記各放射線検出素子のリセット処理および前記画像データの読み出し処理の最中に、前記各放射線検出素子の前記スイッチ手段に接続されている前記第１電極の電位が、前記バイアス電源に接続されている前記第２電極に印加される前記バイアス電圧よりも高い状態が維持されるような前記バイアス電圧を、前記各放射線検出素子の前記第２電極に印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、撮影と次の撮影との間等に行われる各放射線検出素子のリセット処理の際に、バイアス電源から各放射線検出素子に印加するバイアス電圧を、画像データの読み出し処理等の際に印加する通常の電圧値のバイアス電圧よりも低い電圧に可変させて印加したり、各放射線検出素子のリセット処理の際だけでなく、画像データの読み出し処理等の際にも、各放射線検出素子に印加するバイアス電圧を、通常の電圧値のバイアスよりも低い電圧に可変させて印加して、放射線検出素子の第１電極の電位が、第２電極に印加されるバイアス電圧よりも高い状態が維持される。
【００２３】
そのため、各放射線検出素子７のリセット処理や画像データの読み出し処理等の際に、放射線検出素子の第１電極と第２電極との間に形成される電位勾配がより急峻になり、トラップ準位から伝導帯に遷移した電子が第１電極に到達する量をより多くすることが可能となる。そのため、リセット処理や読み出し処理で放射線検出素子から除去される電子の量が多くなり、放射線の照射により発生するラグ（lag）を放射線検出素子内から速やかに除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】各実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図である。
【図２】図１の放射線画像撮影装置を反対側から見た外観斜視図である。
【図３】図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図４】放射線画像撮影装置の基板の構成を示す平面図である。
【図５】図４の基板上の小領域に形成された放射線検出素子とＴＦＴ等の構成を示す拡大図である。
【図６】図５におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図７】フレキシブル回路基板やＰＣＢ基板等が取り付けられた基板を説明する側面図である。
【図８】放射線画像撮影装置の等価回路を表すブロック図である。
【図９】検出部を構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【図１０】各放射線検出素子のリセット処理における電荷リセット用スイッチやＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図１１】画像データの読み出し処理における電荷リセット用スイッチ、パルス信号、ＴＦＴのオン／オフのタイミングを表すタイミングチャートである。
【図１２】１面分のリセット処理におけるタイミングチャートである。
【図１３】照射開始信号の送信、リセット処理の終了および電荷蓄積状態への移行、インターロック解除信号の送信、および放射線の照射のタイミングを表すタイミングチャートである。
【図１４】各走査線にオン電圧を順次印加するタイミングを表すタイミングチャートである。
【図１５】図１４に示した一連の処理と同じ処理シーケンスを繰り返してオフセットデータの読み出し処理が行われることを説明するタイミングチャートである。
【図１６】各走査線にオン電圧を順次印加するタイミングおよびバイアス電圧を低い電圧に可変させるタイミングを表すタイミングチャートである。
【図１７】（Ａ）放射線検出素子の第１電極と第２電極との間に形成される電位勾配がなだらかな場合、および（Ｂ）急峻な場合を表すグラフである。
【図１８】図１７（Ａ）の場合にはラグがなかなか減衰せず（α）、図１７（Ｂ）の場合にはラグが速やかに減衰すること（β）を説明するグラフである。
【図１９】インターロック解除信号を送信すると同時にバイアス電圧を元の通常のバイアスに戻す場合にバイアス電圧を可変させるタイミングを表すタイミングチャートである。
【図２０】放射線検出素子に低い電圧に設定されたバイアス電圧を常時印加し続けることを表すタイミングチャートである。
【図２１】印加するバイアス電圧が通常の電圧のバイアス電圧である場合に、（Ａ）放射線検出素子内に電荷が蓄積されていない状態、および（Ｂ）放射線検出素子の第１電極と第２電極との間に形成される電位勾配がほぼ０になった状態を表すグラフである。
【図２２】ＴＦＴのゲート−ソース間の電位差ＶgsとＴＦＴを介してリークするリーク電流の値との関係を表すグラフである。
【図２３】印加するバイアス電圧を低い電圧のバイアス電圧に可変させた場合において放射線検出素子内に電荷が蓄積されていない状態を表すグラフである。
【図２４】印加するバイアス電圧を低い電圧のバイアス電圧に可変させた場合に放射線検出素子の第１電極の電位が、（Ａ）通常のバイアス電圧と同じ電位になった状態、および（Ｂ）通常のバイアス電圧より低い電位に下がった状態と表すグラフである。
【図２５】リークデータの読み出し処理における電荷リセット用スイッチやＴＦＴのオン／オフのタイミング等を表すタイミングチャートである。
【図２６】ＴＦＴを介して各放射線検出素子からリークした各電荷がリークデータとして読み出されることを説明する図である。
【図２７】リークデータの読み出し処理と各放射線検出素子のリセット処理とを交互に行う場合のタイミングチャートである。
【図２８】電流検出手段が設けられた放射線画像撮影装置の等価回路の一例を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る放射線画像撮影装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
なお、以下では、放射線画像撮影装置が、シンチレータ等を備え、照射された放射線を可視光等の他の波長の電磁波に変換して電気信号を得るいわゆる間接型の放射線画像撮影装置である場合について説明するが、本発明は、シンチレータ等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、直接型の放射線画像撮影装置に対しても適用することが可能である。
【００２７】
また、放射線画像撮影装置が可搬型である場合について説明するが、支持台等と一体的に形成された放射線画像撮影装置（すなわちいわゆる専用機）に対して適用することも可能である。
【００２８】
［第１、第２の実施形態に共通の構成等について］
図１は、各実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観斜視図であり、図２は、放射線画像撮影装置を反対側から見た外観斜視図である。また、図３は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。放射線画像撮影装置１は、図１〜図３に示すように、筐体状のハウジング２内にシンチレータ３や基板４等で構成されるセンサパネルＳＰが収納されている。
【００２９】
図１や図２に示すように、本実施形態では、筐体２のうち、放射線入射面Ｒを有する中空の角筒状のハウジング本体部２Ａは、放射線を透過するカーボン板やプラスチック等の材料で形成されており、ハウジング本体部２Ａの両側の開口部を蓋部材２Ｂ、２Ｃで閉塞することで筐体２が形成されている。なお、筐体２をこのようないわゆるモノコック型として形成する代わりに、例えば、フロント板とバック板とで形成された、いわゆる弁当箱型とすることも可能である。
【００３０】
図１に示すように、筐体２の一方側の蓋部材２Ｂには、電源スイッチ３７や切替スイッチ３８、コネクタ３９、バッテリ状態や放射線画像撮影装置１の作動状態等を表示するＬＥＤ等で構成されたインジケータ４０等が配置されている。
【００３１】
本実施形態では、コネクタ３９は、例えば図示しないケーブル等が接続されることにより、ケーブル等を介して外部装置に画像データ等を送信したり、放射線画像撮影装置１と外部装置との間で情報や信号等のやり取りを行う場合の通信手段として機能するようになっている。なお、コネクタ３９の設置位置は蓋部材２Ｂに限定されず、放射線画像撮影装置１の適宜の位置に設置することが可能である。
【００３２】
また、図２に示すように、例えば放射線画像撮影装置１と外部装置との間で無線方式で情報や信号等のやり取りを行うためのアンテナ装置４１が、例えば筐体２の反対側の蓋部材２Ｃ等に埋め込まれる等して設けられている。なお、アンテナ装置４１の設置位置は蓋部材２Ｃに限定されず、放射線画像撮影装置１の任意の位置にアンテナ装置４１を設置することが可能である。また、設置するアンテナ装置４１は１個に限らず、複数設けることも可能である。
【００３３】
図３に示すように、筐体２の内部には、基板４の下方側に図示しない鉛の薄板等を介して基台３１が配置され、基台３１には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３や緩衝部材３４等が取り付けられている。また、基板４やシンチレータ３の放射線入射面Ｒには、それらを保護するためのガラス基板３５が配設されている。また、本実施形態では、センサパネルＳＰと筐体２の側面との間に、それらがぶつかり合うことを防止するための緩衝材３６が設けられている。
【００３４】
シンチレータ３は、基板４の後述する検出部Ｐに対向する位置に設けられるようになっている。本実施形態では、シンチレータ３は、例えば、蛍光体を主成分とし、放射線の入射を受けると３００〜８００ｎｍの波長の電磁波、すなわち可視光を中心とした電磁波に変換して出力するものが用いられる。
【００３５】
基板４は、本実施形態では、ガラス基板で構成されており、図４に示すように、基板４のシンチレータ３に対向する側の面４ａ上には、複数の走査線５と複数の信号線６とが互いに交差するように配設されている。基板４の面４ａ上の複数の走査線５と複数の信号線６により区画された各小領域ｒには、放射線検出素子７がそれぞれ設けられている。
【００３６】
このように、走査線５と信号線６で区画された各小領域ｒに二次元状に配列された複数の放射線検出素子７が設けられた領域ｒ全体、すなわち図４に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。
【００３７】
本実施形態では、放射線検出素子７としてフォトダイオードが用いられているが、この他にも例えばフォトトランジスタ等を用いることも可能である。各放射線検出素子７は、図４の拡大図である図５に示すように、スイッチ手段であるＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。また、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄは信号線６に接続されている。
【００３８】
そして、ＴＦＴ８は、後述する走査駆動手段１５から走査線５を介してゲート電極８ｇにオン電圧が印加されるとオン状態となり、ソース電極８ｓやドレイン電極８ｄを介して放射線検出素子７内に蓄積されている電荷を信号線６に放出させるようになっている。また、ＴＦＴ８は、接続された走査線５を介してゲート電極８ｇにオフ電圧が印加されるとオフ状態となり、放射線検出素子７から信号線６への電荷の放出を停止して、放射線検出素子７内に電荷を蓄積させるようになっている。
【００３９】
ここで、本実施形態における放射線検出素子７やＴＦＴ８の構造について、図６に示す断面図を用いて簡単に説明する。図６は、図５におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【００４０】
基板４の面４ａ上に、ＡｌやＣｒ等からなるＴＦＴ８のゲート電極８ｇが図示しない走査線５と一体的に積層されて形成されており、ゲート電極８ｇ上および面４ａ上に積層された窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなるゲート絶縁層８１上のゲート電極８ｇの上方部分に、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等からなる半導体層８２を介して、放射線検出素子７の第１電極７３と接続されたソース電極８ｓと、信号線６と一体的に形成されるドレイン電極８ｄとが積層されて形成されている。
【００４１】
ソース電極８ｓとドレイン電極８ｄとは、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる第１パッシベーション層８３によって分割されており、さらに第１パッシベーション層８３は両電極８ｓ、８ｄを上側から被覆している。また、半導体層８２とソース電極８ｓやドレイン電極８ｄとの間には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたオーミックコンタクト層８４ａ、８４ｂがそれぞれ積層されている。以上のようにしてＴＦＴ８が形成されている。
【００４２】
また、放射線検出素子７の部分では、基板４の面４ａ上に前記ゲート絶縁層８１と一体的に形成される絶縁層７１の上に、前記第１パッシベーション層８３と一体的に形成される絶縁層７２が積層されており、絶縁層７２上にＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなる第１電極７３が積層されている。第１電極７３は、第１パッシベーション層８３に形成されたホールＨを介してＴＦＴ８のソース電極８ｓに接続されている。
【００４３】
第１電極７３の上には、水素化アモルファスシリコンにVI族元素をドープしてｎ型に形成されたｎ層７４、水素化アモルファスシリコンで形成された変換層であるｉ層７５、水素化アモルファスシリコンにIII族元素をドープしてｐ型に形成されたｐ層７６が下方から順に積層されて形成されている。
【００４４】
放射線画像撮影装置１の筐体２の放射線入射面Ｒから放射線が入射し、シンチレータ３で可視光等の電磁波に変換され、変換された電磁波が図中上方から照射されると、電磁波は放射線検出素子７のｉ層７５に到達して、ｉ層７５内で電子正孔対が発生する。放射線検出素子７は、このようにして、シンチレータ３から照射された電磁波を電荷に変換するようになっている。
【００４５】
また、ｐ層７６の上には、ＩＴＯ等の透明電極とされた第２電極７７が積層されて形成されており、照射された電磁波がｉ層７５等に到達するように構成されている。本実施形態では、以上のようにして放射線検出素子７が形成されている。なお、ｐ層７６、ｉ層７５、ｎ層７４の積層の順番は上下逆であってもよい。また、本実施形態では、放射線検出素子７として、上記のようにｐ層７６、ｉ層７５、ｎ層７４の順に積層されて形成されたいわゆるｐｉｎ型の放射線検出素子を用いる場合が説明されているが、これに限定されない。
【００４６】
放射線検出素子７の第２電極７７の上面には、第２電極７７を介して放射線検出素子７にバイアス電圧を印加するバイアス線９が接続されている。なお、放射線検出素子７の第２電極７７やバイアス線９、ＴＦＴ８側に延出された第１電極７３、ＴＦＴ８の第１パッシベーション層８３等、すなわち放射線検出素子７とＴＦＴ８の上面部分は、その上方側から窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等からなる第２パッシベーション層７８で被覆されている。
【００４７】
本実施形態では、図５に示すように、それぞれ列状に配置された複数の放射線検出素子７に１本のバイアス線９が接続されており、図４や図５に示すように、各バイアス線９はそれぞれ信号線６に平行に配設されている。また、各バイアス線９は、基板４の検出部Ｐの外側の位置で結線１０に結束されている。
【００４８】
本実施形態では、図４に示すように、各走査線５や各信号線６、バイアス線９の結線１０は、それぞれ基板４の端縁部付近に設けられた入出力端子（パッドともいう。）１１に接続されている。各入出力端子１１には、図７に示すように、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂを構成するゲートＩＣ１５ｃ等のＩＣチップがフィルム上に組み込まれたフレキシブル回路基板（Chip On Film等ともいう。）１２が異方性導電接着フィルム（Anisotropic Conductive Film）や異方性導電ペースト（Anisotropic Conductive Paste）等の異方性導電性接着材料１３を介して接続されている。
【００４９】
また、フレキシブル回路基板１２は、基板４の裏面４ｂ側に引き回され、裏面４ｂ側で前述したＰＣＢ基板３３に接続されるようになっている。このようにして、放射線画像撮影装置１のセンサパネルＳＰが形成されている。なお、図７では、電子部品３２等の図示が省略されている。
【００５０】
ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について説明する。図８は本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の等価回路を表すブロック図であり、図９は検出部Ｐを構成する１画素分についての等価回路を表すブロック図である。
【００５１】
前述したように、基板４の検出部Ｐの各放射線検出素子７は、その第２電極７７にそれぞれバイアス線９が接続されており、各バイアス線９は結線１０に結束されてバイアス電源１４に接続されている。バイアス電源１４は、結線１０および各バイアス線９を介して各放射線検出素子７の第２電極７７にそれぞれバイアス電圧を印加するようになっている。
【００５２】
また、バイアス電源１４は、後述する制御手段２２に接続されており、制御手段２２により、バイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧を可変させることができるようになっている。
【００５３】
図８や図９に示すように、本実施形態では、バイアス電源１４からは、放射線検出素子７の第２電極７７にバイアス線９を介してバイアス電圧として放射線検出素子７の第１電極７３側にかかる電圧以下の電圧（すなわちいわゆる逆バイアス電圧）が印加されるようになっている。
【００５４】
各放射線検出素子７の第１電極７３はＴＦＴ８のソース電極８ｓ（図８、図９中ではＳと表記されている。）に接続されており、各ＴＦＴ８のゲート電極８ｇ（図８、図９中ではＧと表記されている。）は、後述する走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから延びる走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにそれぞれ接続されている。また、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄ（図８、図９中ではＤと表記されている。）は各信号線６にそれぞれ接続されている。
【００５５】
走査駆動手段１５は、配線１５ｄを介してゲートドライバ１５ｂにオン電圧とオフ電圧を供給する電源回路１５ａと、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに印加する電圧をオン電圧とオフ電圧の間で切り替えて各ＴＦＴ８のオン状態とオフ状態とを切り替えるゲートドライバ１５ｂとを備えている。
【００５６】
また、スイッチ手段であるＴＦＴ８は、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂから走査線５を介してそのゲート電極８ｇにオン電圧が印加されると、放射線検出素子７に蓄積された電荷を信号線６に放出させ、ゲート電極８ｇにオフ電圧が印加されると、放射線検出素子７からの電荷の放出を停止させて、発生した電荷を放射線検出素子７内に蓄積させるようになっている。
【００５７】
図８や図９に示すように、各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に形成された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されており、本実施形態では、読み出しＩＣ１６が複数並設されていて、各信号線６がいずれかの読み出しＩＣ１６に接続されるようになっている。
【００５８】
読み出し回路１７は、増幅回路１８と相関二重サンプリング回路１９等で構成されている。読み出しＩＣ１６内には、さらに、アナログマルチプレクサ２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。なお、図８や図９中では、相関二重サンプリング回路１９はＣＤＳと表記されている。また、図９中では、アナログマルチプレクサ２１は省略されている。
【００５９】
本実施形態では、増幅回路１８はチャージアンプ回路で構成されており、オペアンプ１８ａと、オペアンプ１８ａにそれぞれ並列にコンデンサ１８ｂおよび電荷リセット用スイッチ１８ｃが接続されて構成されている。また、増幅回路１８には、増幅回路１８に電力を供給するための電源供給部１８ｄが接続されている。また、オペアンプ１８ａと相関二重サンプリング回路１９との間には、電荷リセット用スイッチ１８ｃと連動して開閉するスイッチ１８ｅが設けられている。
【００６０】
増幅回路１８のオペアンプ１８ａの入力側の反転入力端子には信号線６が接続されており、増幅回路１８の入力側の非反転入力端子には基準電位Ｖ０が印加されるようになっている。なお、基準電位Ｖ０は適宜の値に設定される。以下では、基準電位Ｖ０として０［Ｖ］が印加される場合について説明するが、０［Ｖ］以外の正の電位や負の電位に設定することも可能である。
【００６１】
また、この基準電位Ｖ０がオペアンプ１８ａを介して各信号線６や各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄに印加されるように構成されている。そのため、本実施形態では、各ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄの電位は、基本的にこの基準電位Ｖ０すなわち０［Ｖ］（或いは上記のように設定された値の電位）になっている。
【００６２】
また、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃは、制御手段２２に接続されており、制御手段２２によりオン／オフが制御されるようになっており、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされるとスイッチ１８ｅがそれと連動してオフ状態となり、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオフ状態とされるとスイッチ１８ｅがそれと連動してオン状態となるようになっている。
【００６３】
放射線画像撮影装置１では、前述したように、放射線画像撮影の前や後に、各放射線検出素子７内に残存する余分な電荷を各放射線検出素子７内から除去するために、各放射線検出素子７のリセット処理が行われる。
【００６４】
この各放射線検出素子７のリセット処理の際には、図１０に示すように、増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされた状態で各ＴＦＴ８がオン状態とされる。すると、オン状態とされた各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７から電荷が信号線６に放出され、信号線６中を流れた電荷が電荷リセット用スイッチ１８ｃを通過した後、オペアンプ１８ａの出力端子側からオペアンプ１８ａ内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部１８ｄに流れ出すことで、各放射線検出素子７内から電荷が除去されるようになっている。
【００６５】
一方、各放射線検出素子７から画像データを読み出す読み出し処理の際には、増幅回路１８では、図１１に示すように、電荷リセット用スイッチ１８ｃをオフした状態で、各ＴＦＴ８がオン状態とされると、当該ＴＦＴ８が接続されている放射線検出素子７から電荷が信号線６に放出されて増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに流入して蓄積される。
【００６６】
そして、増幅回路１８では、コンデンサ１８ｂに蓄積された電荷量に応じた電圧値がオペアンプ１８ａの出力側から出力されるようになっており、増幅回路１８により、上記のようにして各放射線検出素子７から流れ出してコンデンサ１８ｂに蓄積した電荷が、電荷電圧変換されるようになっている。
【００６７】
なお、増幅回路１８を、放射線検出素子７から出力された電荷に応じて電流を出力するように構成することも可能である。また、画像データの読み出し動作が終了するごとに電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされて、増幅回路１８がリセットされる。すなわち、増幅回路１８のリセット動作では、電荷リセット用スイッチ１８ｃがオン状態とされ、コンデンサ１８ｂに蓄積されていた電荷がオペアンプ１８ａの出力端子側からオペアンプ１８ａ内を通り、非反転入力端子から出てアースされたり、電源供給部１８ｄに流れ出すことで、コンデンサ１８ｂから電荷が除去される。
【００６８】
増幅回路１８の出力側には、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９が接続されている。相関二重サンプリング回路１９はサンプルホールド機能を有しており、図１１に示すように、制御手段２２からのパルス信号Ｓｐ１を受信すると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖinを保持し、その後、ＴＦＴ８がオン／オフされて放射線検出素子７から流出した電荷が増幅回路１８のコンデンサ１８ｄに蓄積された時点で制御手段２２から送信された２回目のパルス信号Ｓｐ２を受信すると、その時点で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiを保持して、電圧値の差分Ｖfi−Ｖinをアナログ値の画像データとして下流側に出力するようになっている。
【００６９】
相関二重サンプリング回路１９から出力された各放射線検出素子７の画像データは、アナログマルチプレクサ２１に送信され、アナログマルチプレクサ２１から順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信される。そして、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値の画像データに変換されて記録手段２３に出力されて順次保存されるようになっている。
【００７０】
制御手段２２は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入出力インターフェース等がバスに接続されたコンピュータや、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等により構成されている。専用の制御回路で構成されていてもよい。そして、制御手段２２は、放射線画像撮影装置１の各部材の動作等を制御するようになっている。また、図８等に示すように、制御手段２２には、ＤＲＡＭ（Dynamic ＲＡＭ）等で構成される記録手段２３が接続されている。
【００７１】
また、本実施形態では、制御手段２２には、前述したアンテナ装置４１が接続されており、さらに、検出部Ｐや走査駆動手段１５、読み出し回路１７、記録手段２３、バイアス電源１４等の各部材に電力を供給するためのバッテリ２４が接続されている。また、バッテリ２４には、図示しない充電装置からバッテリ２４に電力を供給してバッテリ２４を充電する際の接続端子２５が取り付けられている。
【００７２】
前述したように、制御手段２２は、バイアス電源１４を制御してバイアス電源１４から各放射線検出素子７に印加するバイアス電圧を可変させたり、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂを作動させる信号を送信したり、或いは、相関二重サンプリング回路１９にパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２を送信する等して、放射線画像撮影装置１の各機能部の動作を制御するようになっている。
【００７３】
［放射線画像撮影における処理シーケンスについて］
次に、本実施形態に特有の制御手段２２によるバイアス電圧の可変のさせ方について説明する前に、放射線画像撮影における基本的な処理シーケンスについて説明する。
【００７４】
以下では、放射線画像撮影装置１と図示しない放射線発生装置との間で互いに信号等のやり取りを行って、両者が連携しながら放射線画像撮影を行うように構成されている場合（以下、この場合を連携方式という場合がある。）について説明する。しかし、本実施形態に特有の制御手段２２によるバイアス電圧の可変のさせ方は、連携方式の場合にのみ適用されるものではなく、後で説明する非連携方式の場合にも適用される。
【００７５】
放射線画像撮影が連携方式で行われる場合、制御手段２２は、通常、まず、各放射線検出素子７のリセット処理を行うようになっている。各放射線検出素子７のリセット処理では、例えば図１２に示すように、走査駆動手段１５のゲートドライバ１５ｂ（図８参照）から走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加する。
【００７６】
そして、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘに接続されている各ＴＦＴ８を順次オン状態として、各放射線検出素子７からそれぞれ素子内に残存する電荷を信号線６に放出させる。そして、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して行う１面分のリセット処理Ｒｍを繰り返して行うように構成される。
【００７７】
そして、図１３に示すように、１面分のリセット処理Ｒｍの最中に、放射線技師等の操作者が放射線発生装置で図示しない曝射スイッチを操作して、放射線発生装置から放射線画像撮影装置１に放射線を照射する旨を表す照射開始信号が送信されてくると、放射線画像撮影装置１の制御手段２２は、その時点で行っている１面分のリセット処理Ｒｍが完了した時点で、各放射線検出素子７のリセット処理を終了して、走査駆動手段１５から走査線５の全てのラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加させて全ＴＦＴ８をオフ状態として、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷を各放射線検出素子７内に蓄積させる電荷蓄積状態に移行させる。
【００７８】
また、制御手段２２は、当該１面分のリセット処理Ｒｍが完了した時点で、放射線発生装置にインターロック解除信号を送信する。そして、放射線発生装置は、放射線画像撮影装置１から送信されたインターロック解除信号を受信すると、放射線画像撮影装置１に対して放射線を照射する。
【００７９】
以上の状態をタイミングチャートで表すと、図１４に示すように、各放射線検出素子７のリセット処理が繰り返されている最中に放射線発生装置から照射開始信号が送信されてくると、その時点で行っている１面分のリセット処理Ｒｍが完了した時点でインターロック解除信号を送信するとともに、走査線５の全ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加して電荷蓄積状態に移行する。そして、放射線発生装置から放射線が照射される。なお、図１４では、放射線が照射されている期間が斜線を付して示されている。
【００８０】
制御手段２２は、放射線発生装置にインターロック解除信号を送信した後、例えば所定時間が経過した時点で、図１４に示すように、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して、各放射線検出素子７から画像データＤをそれぞれ読み出す読み出し処理を行うようになっている。なお、例えば、放射線画像撮影装置１で照射された放射線の線量を測定するように構成し、例えば予め設定された線量の放射線が照射された時点で放射線画像撮影装置１から放射線発生装置に照射を終了するように信号を送信するように構成することも可能である。
【００８１】
一方、図１４に示したように、電荷蓄積状態では各ＴＦＴ８がオフ状態とされるため、その間に、各放射線検出素子７内で発生した暗電荷が各放射線検出素子７内に蓄積される。そのため、その後の読み出し処理で読み出された画像データＤには、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した有用な電荷のほか、各ＴＦＴ８がオフ状態とされている間に各放射線検出素子７内に蓄積された暗電荷も読み出される。
【００８２】
すなわち、読み出し処理で読み出された画像データＤには、放射線の照射により発生した有用な電荷に起因する真の画像データＤ＊と、暗電荷に起因するオフセット分とが含まれることになる。
【００８３】
そこで、図１５に示すように、通常、画像データＤの読み出し処理後に各放射線検出素子７のリセット処理を行った後、図１４に示した各放射線検出素子７のリセット処理から電荷蓄積状態に移行して画像データＤの読み出し処理を行うまでの処理シーケンスが繰り返されて、オフセットデータＯの読み出し処理が行われる。なお、オフセットデータＯの読み出し処理の際には、放射線画像撮影装置１に放射線は照射されない。
【００８４】
このように、画像データＤの読み出し処理までの処理シーケンスと同じ処理シーケンスを繰り返してオフセットデータＯの読み出し処理を行うことで、読み出されたオフセットデータＯが暗電荷のみに起因するものとなり、画像データＤ中に含まれる暗電荷に起因するオフセット分と同じ値になる。そのため、後の画像処理において、画像データＤからオフセットデータＯを減算処理することにより、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した有用な電荷に起因する真の画像データＤ＊を算出することが可能となる。
【００８５】
なお、図１５では、画像データＤの読み出し処理後の各放射線検出素子７のリセット処理を、１面分、すなわち走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘのオン電圧を１回だけ順次印加して行う場合を示したが、各放射線検出素子７のリセット処理は、１回に限定されず、複数回行うように構成することも可能である。また、リセット処理を行う回数を撮影条件等に応じて可変させるように構成することも可能である。
【００８６】
また、上記のように、オフセットデータＯの読み出し処理を、放射線画像撮影の後、すなわち各放射線検出素子７のリセット処理後に放射線画像撮影装置１に放射線を照射して画像データＤを読み出すまでの一連の処理の後に行う必要はなく、放射線画像撮影の前に行うように構成することも可能である。
【００８７】
［バイアス電圧の可変のさせ方について］
次に、本実施形態に特有の制御手段２２によるバイアス電圧の可変のさせ方について説明する。また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の作用についてもあわせて説明する。
【００８８】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、放射線画像撮影で画像データＤやオフセットデータＯの読み出し処理を終了した後で繰り返し行われる各放射線検出素子７のリセット処理、すなわち撮影と次の撮影との間に繰り返し行われるリセット処理の際に、制御手段２２は、バイアス電源１４（図８参照）から各放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを、少なくとも画像データＤの読み出し処理等の際に印加する通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０よりも低い電圧に可変させて印加するように構成されている。
【００８９】
なお、この第１の実施形態は、上記のように、撮影と次の撮影との間に繰り返し行われるリセット処理の際に各放射線検出素子７のリセット処理だけでなく、放射線画像撮影の前に行うリセット処理（図１４参照）や画像データＤの読み出し処理後に行うリセット処理（図１５参照）においても適用することができる。
【００９０】
具体的には、図１６に示すように、画像データＤの読み出し処理等の際に、バイアス電源１４からバイアス線９を介して各放射線検出素子７の第２電極７７に印加する通常のバイアス電圧Ｖbias０の電圧値が、例えば−５［Ｖ］に設定されている場合には、制御手段２２は、各放射線検出素子７のリセット処理の際には、バイアス電圧Ｖbiasを、−５［Ｖ］よりも低い、例えば−１０［Ｖ］の電圧に可変させて印加するように構成される。
【００９１】
なお、図１６のタイミングチャートは、上側から下側に連続してつながる。また、図１６や後述する図１９では、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を印加するタイミングがそれぞれ矢印で示されており、画像データＤやオフセットデータＯの読み出し処理等がそれぞれ「Ｄ読み出し」や「Ｏ読み出し」等のようにそれぞれ略して表されている。また、図１６では、後の放射線画像撮影（すなわち電荷蓄積や画像データＤの読み出し処理）の前のリセット処理において、バイアス電圧Ｖbiasが−１０［Ｖ］から通常の電圧値である−５［Ｖ］に戻されているが、これについては後で説明する。
【００９２】
本実施形態のように、各放射線検出素子７のリセット処理の際に各放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを、少なくとも画像データＤの読み出し処理等の際に印加する通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０よりも低い電圧に可変させて印加すると、以下のような有用な効果が得られる。
【００９３】
前述したように、放射線画像撮影の際に放射線画像撮影装置１に放射線が照射されると、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷によって、いわゆるラグ（lag）が発生する。そして、このラグは、前述したように、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電子の一部が、放射線検出素子７中の伝導帯のエネルギーレベルより低い準安定なエネルギーレベル（metastable state。以下、トラップ準位という。）にトラップされることによって生じると考えられている。
【００９４】
すなわち、放射線の照射により、各放射線検出素子７ではｉ層７５（図６参照）内で、照射された放射線の線量（本実施形態では照射された放射線がシンチレータ３で変換された電磁波の光量）に応じた量の電子正孔対が発生する。そして、発生した電子のうちの大部分は、画像データＤの読み出し処理の際に放射線検出素子７からＴＦＴ８を介して信号線６に流れ出す（そして読み出し回路１７で画像データＤとして読み出される）が、発生した電子のうちの一定の割合が、放射線検出素子７のｉ層７５のトラップ準位にトラップされてラグになる。
【００９５】
なお、このように発生した電子のうちの一定割合がトラップ準位にトラップされてラグになるため、照射した放射線の線量が小さく、発生する電子の量が少なければラグになる電子の量も少なくなるが、照射した放射線の線量が大きく、発生する電子の量が多くなるとラグになる電子の量も多くなるため、ラグの影響は、放射線画像撮影装置１に対して強い放射線が照射されたような場合に特に大きく現れるようになると考えられる。
【００９６】
そして、画像データＤやオフセットデータＯの読み出し処理後の各放射線検出素子７のリセット処理の際に、放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasが仮に通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０（すなわち例えば−５［Ｖ］）のままであると、例えば図１７（Ａ）にイメージ的に示すように、放射線検出素子７の、ＴＦＴ８が接続されている第１電極７３と、バイアス電圧Ｖbias０が印加されている第２電極７７との間に形成される電位勾配がなだらかになる。
【００９７】
なお、図１７（Ａ）、（Ｂ）等では、図中のより上側の方が電子に関するエネルギーレベルが高いことを表しており、電位として見た場合には、図中のより上側の方が電位が低いことを表している。また、各図中の黒丸は電子を表す。
【００９８】
図１７（Ａ）に示したように、第１電極７３と第２電極７７との間の電位勾配がなだらかであると、前述したように、トラップ準位Ｔｒにトラップされた電子（すなわちラグの電子）が、熱エネルギーによってトラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移して移動性が復活しても、電位勾配すなわちｉ層７５内の電界が小さいため、ｉ層７５内を移動する速度が遅い。
【００９９】
そのため、図１７（Ａ）に示すように、伝導帯Ｃに遷移した電子が第２電極７７側から第１電極７３側に移動する間にトラップ準位Ｔｒに再トラップされる確率が高くなり、何度も再トラップされるようになる。
【０１００】
それに対し、本実施形態のように、各放射線検出素子７のリセット処理の際に、放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを、例えば通常の場合のバイアス電圧Ｖbias０すなわち例えば−５［Ｖ］よりも低い例えば−１０［Ｖ］に可変させると、例えば図１７（Ｂ）にイメージ的に示すように、放射線検出素子７の第１電極７３と、バイアス電圧Ｖbiasが印加されている第２電極７７との間に形成される電位勾配がより急峻になる。
【０１０１】
そして、第１電極７３と第２電極７７との間の電位勾配がこのように急峻になると、大きな電位勾配すなわちｉ層７５内の強い電界のために、トラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移した電子がｉ層７５内を移動する速度が速くなり、第１電極７３に到達し易くなる。すなわち、伝導帯Ｃに遷移した電子が第２電極７７側から第１電極７３側に移動する間にトラップ準位Ｔｒに再トラップされる確率が低くなる。そのため、トラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移した電子が比較的大量に第１電極７３に到達するようになる。
【０１０２】
そのため、図１７（Ａ）に示した通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０を印加する場合には、伝導帯Ｃに遷移した電子がトラップ準位Ｔｒに再トラップされて、放射線検出素子７の第１電極７３になかなか到達できなくなるため、トラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移した電子が単位時間当たりに第１電極７３に到達する量が小さくなる。そして、１回のリセット処理で放射線検出素子７から除去できる電子の量が少ないため、図１８のαに示すように、各放射線検出素子７のリセット処理を繰り返し行っても、ラグ（lag）がなかなか減衰しない現象が現れる。
【０１０３】
それに対し、図１７（Ｂ）に示した本実施形態のように、各放射線検出素子７のリセット処理の際に印加するバイアス電圧Ｖbiasをより低くすれば、放射線検出素子７の第１電極７３と第２電極７７との間に形成される電位勾配がより急峻になり、トラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移した電子が単位時間当たりに第１電極７３に到達する量がより多くなる。
【０１０４】
そのため、１回のリセット処理で放射線検出素子７から除去できる電子の量が多くなるため、図１８のβに示すように、各放射線検出素子７のリセット処理を繰り返し行うことで、ラグ（lag）をより速やかに減衰させることが可能となる。
【０１０５】
そして、本実施形態では、上記のように、ラグが速やかに減衰するため、例えばその後に放射線画像撮影を行っても、前回の撮影で生じたラグが、後の撮影の際に残像として現れることを的確に防止することが可能となる。
【０１０６】
なお、図１９に示すように、各放射線検出素子７のリセット処理では、上記のように、低い電圧とされたバイアス電圧Ｖbiasを印加するように構成し、リセット処理の最中に放射線発生装置側から照射開始信号を受信すると、当該リセット処理が完了した時点で放射線発生装置にインターロック解除信号を送信すると同時に、或いは送信前に、バイアス電圧Ｖbias（例えば−１０［Ｖ］）を、画像データＤの読み出し処理等の際に印加する通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０（例えば−５［Ｖ］）に戻すように構成することも可能である。
【０１０７】
この場合、各放射線検出素子７のリセット処理が完了し、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧が印加され、各ＴＦＴ８がオフ状態になった後で、バイアス電圧Ｖbiasが、例えば−１０［Ｖ］から−５［Ｖ］に引き上げられる。
【０１０８】
そして、このようにバイアス電圧Ｖbiasが上昇すると、各放射線検出素子７では、スイッチ手段であるＴＦＴ８がオフの状態で、第１電極７３と第２電極７７との間の電位差が例えば５［Ｖ］減少するため、その電位差の変動に対応する分だけ、放射線検出素子７内部の第１電極７３側や第２電極７７側にそれぞれ電荷が現れる。
【０１０９】
そのため、放射線画像撮影装置１に放射線が照射される前から、すなわちインターロック解除信号を送信すると同時にバイアス電圧Ｖbiasを上昇させた時点で、各放射線検出素子７内に既に電荷が発生して各放射線検出素子７内に蓄積された状態になる。
【０１１０】
このように放射線検出素子７内に予め電荷が蓄積される状態になっても、バイアス電圧Ｖbiasの上昇によって各放射線検出素子７内でどの程度の電荷が発生するかが予め分かっていれば、その発生した電荷分に相当するデータ量も分かる。そこで、例えばバイアス電圧Ｖbiasの上昇により発生する電荷に相当するデータ量を予めオフセット分として各放射線検出素子７ごとに求めておき、後の画像処理の段階で、画像データＤからこのオフセット分を減算する等して、画像データＤを補正するように構成することが可能である。
【０１１１】
しかし、各ＴＦＴ８がオフの状態でバイアス電圧Ｖbiasを変動させると、上記のように各放射線検出素子７内に電荷が発生してしまうことの他にも、放射線画像撮影装置１の構成上、種々の不都合が生じる場合がある。
【０１１２】
そこで、そのような場合には、図１６に示したように、放射線画像撮影が終了してオフセットデータＯの読み出し処理等が終了した後で繰り返し行う各放射線検出素子７のリセット処理において、例えば、リセット処理を所定の回数分（すなわち１面分のリセット処理Ｒｍを所定回数分）行った時点で、バイアス電圧Ｖbiasを上昇させて元の通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０に戻す。少なくとも次の放射線画像撮影で放射線画像撮影装置１に放射線が照射される直前のリセット処理では、バイアス電圧Ｖbiasを元の通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０に戻すように構成することが可能である。
【０１１３】
このように構成すれば、上記のようにバイアス電圧Ｖbiasを変動させて各放射線検出素子７内に新たに電荷が発生してしまったとしても、少なくとも次の撮影の直前のリセット処理で、各放射線検出素子７内から新たに発生した電荷が放出される。そのため、上記のように、インターロック解除信号を送信し、電荷蓄積状態に移行する時点で、各放射線検出素子７内に既に電荷が発生して蓄積されてしまうことを防止することが可能となるとともに、放射線画像撮影装置１に種々の不都合が生じることを回避することが可能となる。
【０１１４】
なお、例えば、放射線発生装置から照射開始信号を送信する前に、別の信号を送信するように構成し、放射線画像撮影装置１が当該別の信号を受信した時点でバイアス電圧Ｖbiasを上昇させて通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０に戻すように構成することが可能である。
【０１１５】
放射線発生装置では、放射線技師が前述した曝射スイッチを最初に操作した時点で図示しないＸ線管球等を起動させ、２回目の操作で照射開始信号を送信するように構成されているものが多い。そこで、例えば、曝射スイッチが最初に操作された時点で放射線発生装置から放射線画像撮影装置１に信号を送信するように構成すれば、上記のように、放射線画像撮影装置１で、その信号を受信した時点でバイアス電圧Ｖbiasを上昇させて通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０に戻すように構成することが可能となる。
【０１１６】
このように、バイアス電圧Ｖbiasを上昇させて通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０に戻すように構成する場合には、適宜のタイミングで上昇させるように構成することが可能である。
【０１１７】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、撮影と次の撮影との間等に行われる各放射線検出素子７のリセット処理の際に、バイアス電源１４から各放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを、少なくとも画像データＤの読み出し処理等の際に印加する通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０よりも低い電圧に可変させて印加するように構成した。
【０１１８】
そのため、各放射線検出素子７のリセット処理の際に、放射線検出素子７の第１電極７３と第２電極７７との間に形成される電位勾配がより急峻になり、トラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移した電子が第１電極７３に到達する量がより多くなる。そのため、１回のリセット処理で放射線検出素子７から除去できる電子の量が多くなり、放射線の照射により発生するラグ（lag）を放射線検出素子７内から速やかに除去することが可能となる。
【０１１９】
そして、図１８のβに示したように、各放射線検出素子７のリセット処理を繰り返し行うことで、ラグ（lag）をより速やかに減衰させることが可能となるため、例えばその後に放射線画像撮影を行っても、前回の撮影で生じたラグが、後の撮影の際に残像として現れることを的確に防止し、或いは現れる残像を無視できる程度に小さなものとすることが可能となる。
【０１２０】
そのため、上記のようにして得られた画像データに基づいて生成される放射線画像を例えば医療における診断用等に用いるような場合にも、画像中に残像が存在せず、或いは残像が存在しても無視できる程度に小さなものになるため、残像を病変部と誤診してしまったり、残像で病変部が見づらくなって病変部を見落としてしまう等の問題が生じることを的確に防止することが可能となる。
【０１２１】
［第２の実施の形態］
上記の第１の実施形態では、撮影と次の撮影との間や、放射線画像撮影の前（図１４参照）、或いは画像データＤの読み出し処理後（図１５参照）に行う各放射線検出素子７のリセット処理において、放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを、少なくとも画像データＤの読み出し処理等の際に印加する通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０よりも低い電圧に可変させて印加する場合について説明した。
【０１２２】
しかし、画像データＤの読み出し処理等の際に放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを低下させても装置的に問題がないのであれば、画像データＤの読み出し処理等の際にも、上記の各放射線検出素子７のリセット処理時に印加するバイアス電圧Ｖbiasと同様に、通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０よりも低い電圧のバイアス電圧Ｖbiasを印加するように構成することも可能である。
【０１２３】
この場合、結局、図２０に示すように、バイアス電源１４から各放射線検出素子７の第２電極７７に、低い電圧に設定されたバイアス電圧Ｖbias（例えば−１０［Ｖ］）が常時印加され続ける状態になる。
【０１２４】
このように構成すると、撮影と次の撮影との間等に行われる各放射線検出素子７のリセット処理の際には、第１の実施形態で説明したように、放射線検出素子７の第１電極７３と第２電極７７との間に形成される電位勾配が急峻になるように作用する。そのため、トラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移した電子が第１電極７３に到達する量が多くなって、ラグを放射線検出素子７内から速やかに除去することが可能となるといった効果が第２の実施形態においても得られる。
【０１２５】
一方、上記のように構成すると、さらに、以下のような作用効果が得られる。
【０１２６】
この作用効果を説明する前に、まず、電荷蓄積状態や画像データＤの読み出し処理等において、本実施形態で印加する低いバイアス電圧Ｖbias（例えば−１０［Ｖ］）よりも高い通常の電圧値のバイアスＶbias０（例えば−５［Ｖ］）を印加した場合に生じる現象等について説明する。なお、この場合、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇ（図８、図９等参照）には、例えば−１０［Ｖ］のオフ電圧が印加されているものとする。
【０１２７】
この場合、電荷蓄積状態において、放射線検出素子７内に電荷が蓄積されていない状態では、図２１（Ａ）にイメージ的に示すように、信号線６や、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄやソース電極８ｓ（ともに不図示）や、放射線検出素子７の第１電極７３は同電位であり、基準電位Ｖ０（本実施形態では０［Ｖ］）が印加された状態になる。
【０１２８】
また、放射線検出素子７の第２電極７７には、例えば−５［Ｖ］の通常の電圧値のバイアスＶbias０が印加されており、放射線検出素子７の第１電極７３と第２電極７７との間のｉ層７５には、−５［Ｖ］の電位差に相当する電位勾配が形成される。
【０１２９】
そして、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されると、変換層であるｉ層７５内で電子等が発生し、電子はｉ層７５における電位勾配に沿って第１電極７３側に移動するため、第１電極７３側の電位が下がる。そして、エネルギー的に見た場合には、第１電極７３側のエネルギーレベルが上がる。なお、発生した電子のうちの一定の割合が、放射線検出素子７のｉ層７５のトラップ準位にトラップされてラグになることは前述した通りである。
【０１３０】
そして、放射線画像撮影装置１に十分に大きな線量の放射線が照射されると、図２１（Ｂ）に示すように、第１電極７３側のエネルギーレベルが上昇して第２電極７７のエネルギーレベルと同等になり、ｉ層７５における電位勾配がほぼ０になる。
【０１３１】
そのため、トラップ準位Ｔｒにトラップされたラグの電子が、熱エネルギーによってトラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移して移動性が復活しても、伝導帯Ｃに電位勾配がほとんどないため、図２１（Ｂ）に示すように、伝導帯Ｃに遷移した電子はｉ層７５の伝導帯Ｃ内で失活して、トラップ準位Ｔｒに再トラップされてしまう。
【０１３２】
このように、放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを通常の高い電圧値のバイアス電圧Ｖbias０とした場合、放射線画像撮影装置１に大きな線量の放射線が照射されると、第１電極７３側の電位が第２電極７７側の電位（すなわちバイアス電圧Ｖbias０）まで上昇し易くなり（すなわち放射線検出素子７が飽和し易くなり）、第１電極７３側の電位と第２電極７７側の電位とがほぼ同じ状態になってｉ層７５における電位勾配がほぼ０になる。
【０１３３】
そのため、トラップ準位Ｔｒにトラップされたラグの電子が伝導帯Ｃに遷移しても伝導帯Ｃ内で失活してトラップ準位Ｔｒに再トラップされるようになるため、ラグの電子がトラップ準位Ｔｒに蓄積されてしまい、トラップ準位Ｔｒから抜け出せない状態になる。
【０１３４】
そのため、画像データＤの読み出し処理の際に、ＴＦＴ８にオン電圧が印加されて、放射線検出素子７内に蓄積された電荷（すなわちこの場合は電子）がＴＦＴ８を介して信号線６に放出されても、トラップ準位Ｔｒにトラップされたラグの電子は放射線検出素子７内から除去されず、トラップ準位Ｔｒにトラップされたラグの電子が大量に放射線検出素子７内に残留する状態になる。
【０１３５】
なお、この場合、放射線検出素子７の第１電極７３の電位は、図２１（Ａ）に示した電荷が蓄積されていないいわゆる空の状態における０［Ｖ］から、図２１（Ｂ）に示した電荷が飽和した状態におけるＶbias０すなわち−５［Ｖ］まで変動する。そのため、第１電極７３に接続されているＴＦＴ８のソース電極８ｓの電位も、０［Ｖ］から−５［Ｖ］まで変動する。
【０１３６】
その際、前述したように、ＴＦＴ８のゲート電極８ｇには−１０［Ｖ］のオフ電圧が印加されているため、ＴＦＴ８のゲート−ソース間の電位差Ｖgsは、−１０［Ｖ］から−５［Ｖ］まで変動する。ＴＦＴ８のゲート−ソース間の電位差Ｖgsと、ＴＦＴ８を介して放射線検出素子７から信号線６に電荷がリークする際のリーク電流の値との関係は、例えば図２２に示すような関係になることが知られている。
【０１３７】
そして、図２２に示した関係から分かるように、ＴＦＴ８のゲート−ソース間の電位差Ｖgsが−１０［Ｖ］から−５［Ｖ］まで変動する場合には、リーク電流は１０−１４［Ａ］以下の値になる。そのため、放射線検出素子７の第１電極７３の電位が、放射線検出素子７が空の状態である場合の０［Ｖ］から飽和状態である場合の−５［Ｖ］まで変動しても、その間、ＴＦＴ８からはほとんど電荷がリークしない。
【０１３８】
逆の言い方をすれば、通常、図２２に示したようなリーク電流の特性に従って、放射線検出素子７の第１電極７３の電位が、放射線検出素子７が空の状態である場合の０［Ｖ］から飽和状態である場合の−５［Ｖ］まで変動しても、その間、ＴＦＴ８からはほとんど電荷がリークしないように、オフ電圧の値やバイアス電圧Ｖbiasの値が設定される。
【０１３９】
そのため、上記のように、放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを通常の高い電圧値のバイアス電圧Ｖbias０とした場合には、ＴＦＴ８を介して放射線検出素子７内の電子がほとんどリークしないため、放射線画像撮影装置１に大きな線量の放射線が照射された場合に、第１電極７３側の電位が第２電極７７側の電位（すなわちバイアス電圧Ｖbias０）まで上昇して、第１電極７３の電位と第２電極７７の電位とがほぼ同じ状態になるのである。
【０１４０】
それに対し、本発明の第２の実施形態のように、画像データＤの読み出し処理等の際にも放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを低下させて、通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０（例えば−５［Ｖ］）よりも低い電圧のバイアス電圧Ｖbias（例えば−１０［Ｖ］）を印加するように構成すると、以下のような作用効果が得られる。
【０１４１】
すなわち、この場合も、放射線検出素子７内に電荷が蓄積されていない状態では、図２３にイメージ的に示すように、信号線６や、ＴＦＴ８のドレイン電極８ｄやソース電極８ｓ（ともに不図示）や、放射線検出素子７の第１電極７３は同電位であり、基準電位Ｖ０（本実施形態では０［Ｖ］）が印加された状態になる。
【０１４２】
しかし、本実施形態では、放射線検出素子７の第２電極７７には例えば−１０［Ｖ］の低い電圧値のバイアスＶbiasが印加されているため、放射線検出素子７の第１電極７３と第２電極７７との間のｉ層７５には、−１０［Ｖ］の電位差に相当する電位勾配が形成される。
【０１４３】
そして、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されると、変換層であるｉ層７５内で電子等が発生し、電子はｉ層７５における電位勾配に沿って第１電極７３側に移動するため、第１電極７３側の電位が下がる。なお、その際、発生した電子のうちの一定の割合が、放射線検出素子７のｉ層７５のトラップ準位にトラップされてラグになる。
【０１４４】
しかし、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されて、仮にバイアス電圧ＶbiasをＶbias０（すなわち−５［Ｖ］）に設定した場合（図２１（Ｂ）参照）に第１電極７３の電位が第２電極７７の電位と同じ電位になるような大量の電子が発生したとしても、本実施形態のようにバイアス電圧Ｖbiasを−１０［Ｖ］が設定されていれば、図２４（Ａ）にイメージ的に示すように、第１電極７３の電位が第２電極７７の電位よりも高い状態が維持される。
【０１４５】
エネルギー的に言えば、本実施形態のように、バイアス電圧Ｖbiasを−１０［Ｖ］が設定されていれば、第１電極７３側のエネルギーレベルが、第２電極７７側のエネルギーレベルよりも低い状態が維持される。そのため、ｉ層７５における電位勾配が有意な勾配を有する状態（すなわち勾配が０でない状態）が維持される。
【０１４６】
そのため、トラップ準位Ｔｒにトラップされたラグの電子が熱エネルギーによってトラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移して移動性が復活すると、図２４（Ａ）に示すように、電子がｉ層７５の電位勾配に沿って伝導帯Ｃを通って第１電極７３側に移動するようになる。そして、トラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移した電子の中には、移動中にトラップ準位Ｔｒに再トラップされる電子も生じるが、第１電極７３に到達する電子が増える。
【０１４７】
従って、図２１（Ｂ）に示した通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０を印加した場合には電荷が飽和してｉ層７５の電位勾配がほぼ０になってしまうような線量の放射線が放射線画像撮影装置１に照射されても、この第２の実施形態のように、バイアス電圧Ｖbiasを十分に低い電圧に可変させておけば、図２４（Ａ）に示したように、トラップ準位Ｔｒに再トラップされる電子の数が少なくなり、トラップ準位Ｔｒにトラップされているラグの電子の数が減少する。また、その一方で、第１電極７３に到達する電子の量は増加する。
【０１４８】
そして、上記のように、第１電極７３に到達する電子が増加すると、図２４（Ｂ）にイメージ的に示すように、それに応じて第１電極７３の電位が下がっていく（すなわち第１電極７３側のエネルギーレベルが上昇していく。）。このように第１電極７３の電位が下がると、ｉ層７５における電位勾配が図２４（Ａ）の場合に比べればなだらかになり、トラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移した電子の第１電極７３側への移動速度は遅くなる。
【０１４９】
しかし、第１電極７３の電位が下がって、第１電極７３やそれに接続されているＴＦＴ８のソース電極８ｓの電位が−５［Ｖ］以下になると、−１０［Ｖ］に設定されているオフ電圧との電位差が−５［Ｖ］以上になり、ＴＦＴ８のゲート−ソース間の電位差Ｖgsが−５［Ｖ］以上になる。
【０１５０】
そして、図２２に示すように、Ｖgsが−５［Ｖ］以上の範囲では、ＴＦＴ８を介して放射線検出素子７からリークするリーク電流が、上記のようにＶgsが−１０［Ｖ］〜−５［Ｖ］の範囲内にある場合よりも、数十倍から数百倍（或いは千倍以上）に大きくなる。そのため、第１電極７３に蓄積された電子の一部が、ＴＦＴ８を介して信号線６にリークするようになるため、第１電極７３に蓄積されている電子の量が減り、第１電極７３の電位が上昇する（エネルギーレベルとしては下がる。）。
【０１５１】
そのため、第１電極７３に電子が蓄積され続けることで第１電極７３の電位が低下し続けて、第１電極７３の電位が第２電極７７の電位すなわちバイアス電圧Ｖbiasの電位と同等の電位にまで達するような事態にはならない。
【０１５２】
すなわち、第２の実施形態のように、電荷蓄積状態や画像データＤの読み出し処理等の際に、放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアスＶbiasを、通常の画像データＤの読み出し処理等の際に印加する通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０よりも十分に低い値に可変させるように構成すれば、図２２に示したようなＴＦＴ８を介するリーク電流の電位差Ｖgsに対する特性に従って、第１電極７３に蓄積される電荷の量が増加するとリーク電流が増加するため、蓄積された電荷の一部がＴＦＴ８を介して信号線６に流出する。
【０１５３】
そのため、図２４（Ｂ）に示したように、第１電極７３の電位が一旦下がったとしても（すなわち第１電極７３のエネルギーレベルが一旦上がったとしても）、第１電極７３に蓄積された電荷の一部がＴＦＴ８を介してリークして第１電極７３から失われるため、第１電極７３の電位は、図２４（Ａ）に示したような電位にまで上がる（すなわち第１電極７３のエネルギーレベルが図２４（Ａ）に示したようなレベルまで下がる）。
【０１５４】
このように、第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを十分に低い電位に設定すれば、第１電極７３の電位が、第２電極７７の電位まで低下することが自動的に防止される。そのため、各放射線検出素子７の、ＴＦＴ８に接続されている第１電極７３の電位が、バイアス電源１４に接続されている第２電極７７に印加されるバイアス電圧Ｖbiasよりも高い状態が自動的に維持されるようになる。
【０１５５】
つまり、別の言い方をすれば、放射線画像撮影装置１に対して放射線が照射されることにより各放射線検出素子７の変換層であるｉ層７５内で電荷が発生して第１電極７３の電位が低下していくが、本実施形態では、図２１（Ｂ）に示した通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０を印加した場合にｉ層７５の電位勾配がほぼ０になり飽和する量の電荷が発生するような場合でも、図２４（Ａ）に示したように、通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０よりも低い電圧値のバイアス電圧Ｖbiasを第２電極７７に印加することで、第１電極７３の電位が、第２電極７７に印加されるバイアス電圧Ｖbiasよりも高い状態を維持する。
【０１５６】
また、放射線画像撮影装置１にさらに放射線が照射されて各放射線検出素子７のｉ層７５内でさらに多くの電荷が発生して第１電極７３の電位が−５［Ｖ］以下に低下した場合には、本実施形態では、図２２に示したように、ＴＦＴ８のゲート−ソース間の電位差Ｖgsが−５［Ｖ］以上の範囲ではＴＦＴ８を介してリークするリーク電流が急増するという特性を利用して、ＴＦＴ８を介するリーク電流を格段に増加させて、−５［Ｖ］以下に低下した第１電極７３の電位を再度上昇させることで、第１電極７３の電位が第２電極７７に印加されるバイアス電圧Ｖbiasよりも高い状態を維持する。
【０１５７】
第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasが通常の例えば−５［Ｖ］のバイアス電圧Ｖbias０の場合には、図２１（Ｂ）に示したように、放射線検出素子７の第１電極７３が−５［Ｖ］まで低下すると、第１電極７３と第２電極７７との間の電位勾配が０になって飽和し、第１電極７３の電位が−５［Ｖ］以下に低下することが困難になるが、第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを、例えば−１０［Ｖ］のように十分に低い電圧値のバイアス電圧Ｖbiasにすれば、図２４（Ｂ）に示したように、第１電極７３の電位が−５［Ｖ］以下に低下することが許容される。
【０１５８】
そのため、本実施形態では、放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを上記のように十分に低い電圧値に低下させることで、第１電極７３の電位が−５［Ｖ］以下に低下することを許容するが、第１電極７３が−５［Ｖ］以下に低下する場合には、上記のＴＦＴ８の特性を利用してリーク電流を増加させて第１電極７３の電位を再び上昇させる。このようにして、放射線検出素子７の第１電極７３の電位が、第２電極７７に印加されるバイアス電圧Ｖbiasよりも高い状態を維持するように構成されている。
【０１５９】
そして、その結果、各放射線検出素子７のｉ層７５における電位勾配が、０でない有意な勾配を有する状態が維持されるようになるため、電子がトラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移すれば、ｉ層７５の電位勾配に沿って伝導帯Ｃを通って第１電極７３側に移動するようになり、トラップ準位Ｔｒに再トラップされる電子の数が少なくなる。そのため、トラップ準位Ｔｒにトラップされているラグの電子の数が減少する。
【０１６０】
また、第１電極７３では、蓄積される電子が増加するが、第１電極７３に蓄積される電子の量が多くなれば上記のように自動的にＴＦＴ８を介して信号線６にリークさせる。そのため、ＴＦＴ８にオフ電圧を印加している状態でも、各放射線検出素子７内に蓄積された電荷の量が減る。従って、トラップ準位Ｔｒに再トラップされる電子の数が少なくなるため、この点でも、トラップ準位Ｔｒにトラップされているラグの電子の数が少なくなる。
【０１６１】
この状態で画像データＤの読み出し処理等が行われると、第１電極７３に蓄積された電子が画像データＤ等として信号線６に放出されて各放射線検出素子７内から除去される。そして、放射線検出素子７を、より少ない数のラグの電子がトラップ準位Ｔｒにトラップされた状態とすることができる。
【０１６２】
すなわち、図２４（Ａ）や図２４（Ｂ）に示した状態で画像データＤの読み出し処理等を行った場合、各放射線検出素子７内にラグとして残存する電子の数は、少なくとも図２１（Ｂ）に示した状態で画像データＤの読み出し処理等を行った場合に、各放射線検出素子７内にラグとして残存する電子の数よりも少なくすることが可能となる。
【０１６３】
このように、第２の実施形態では、電荷蓄積状態において各放射線検出素子７からＴＦＴ８を介してリークする電荷や、画像データＤの読み出し処理等（オフセットデータＯの読み出し処理等の場合も同様）で各放射線検出素子７からリークしたり画像データＤ等として読み出される電荷の量を増加させることが可能となり、その分だけ、各放射線検出素子７内にラグとして残存する電子の量を低減させることが可能となる。
【０１６４】
以上のように、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、各放射線検出素子７のリセット処理の際だけでなく、電荷蓄積状態や画像データＤの読み出し処理等の際に、バイアス電源１４から各放射線検出素子７の第２電極７７に印加するバイアス電圧Ｖbiasを、通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０よりも低い電圧に可変させて印加し、放射線検出素子７の第１電極７３の電位が、第２電極７７に印加されるバイアス電圧Ｖbiasよりも高い状態が維持されるように構成した。
【０１６５】
また、そのような状態が維持されるようなバイアス電圧Ｖbiasを各放射線検出素子７の第２電極７７に印加するように構成した。そのため、少なくとも各放射線検出素子７のリセット処理の際には、放射線検出素子７の第１電極７３と第２電極７７との間に形成される電位勾配が急峻になり、トラップ準位Ｔｒから伝導帯Ｃに遷移した電子が第１電極７３に到達する量が多くなって、ラグを放射線検出素子７内から速やかに除去することが可能となるといった第１の実施形態と同様の効果が第２の実施形態においても得られる。
【０１６６】
また、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１によれば、上記のように構成したことにより、電荷蓄積状態において各放射線検出素子７からＴＦＴ８を介してリークする電荷や、画像データＤの読み出し処理等（オフセットデータＯの読み出し処理等の場合も同様）で各放射線検出素子７からリークしたり画像データＤ等として読み出される電荷の量を増加させることが可能となり、その分だけ、各放射線検出素子７内にラグとして残存する電子の量を低減させることが可能となる。
【０１６７】
そのため、各放射線検出素子７のリセット処理の際のみならず、電荷蓄積状態や画像データＤの読み出し処理等の際にも、各放射線検出素子７内からより多くの電荷を除去することが可能となり、また、各放射線検出素子７内にラグとして残存する電子の量を低減させることが可能となり、放射線の照射により発生するラグ（lag）を放射線検出素子７内から速やかに除去することが可能となる。
【０１６８】
そのため、上記のような低い電圧のバイアス電圧Ｖbiasを印加して画像データＤの読み出し処理等を行い、各放射線検出素子７のリセット処理等を繰り返し行うことで、ラグ（lag）をより速やかに減衰させることが可能となる。そのため、例えばその後に放射線画像撮影を行っても、前回の撮影で生じたラグが、後の撮影の際に残像として現れることを的確に防止し、或いは現れる残像を無視できる程度に小さなものとすることが可能となる。
【０１６９】
そして、上記のようにして得られた画像データに基づいて生成される放射線画像を例えば医療における診断用等に用いるような場合にも、画像中に残像が存在せず、或いは残像が存在しても無視できる程度に小さなものになるため、残像を病変部と誤診してしまったり、残像で病変部が見づらくなって病変部を見落としてしまう等の問題が生じることを的確に防止することが可能となる。
【０１７０】
なお、上記の各実施形態では、画像データＤの読み出し処理等の際に印加する通常のバイアス電圧Ｖbias０が−５［Ｖ］であり、各放射線検出素子７のリセット処理において低い電圧値に可変させるバイアス電圧Ｖbiasが−１０［Ｖ］である場合について説明したが、これらはあくまで例示であり、放射線画像撮影装置１の構成に応じてバイアス電圧Ｖbias０やより低い電圧値のバイアス電圧Ｖbiasが適切に設定されることは言うまでもない。
【０１７１】
また、上記の各実施形態では、放射線画像撮影装置１と図示しない放射線発生装置との間で照射開始信号やインターロック解除信号等の信号のやり取りを行って、両者が連携しながら放射線画像撮影を行う連携方式の場合について説明したが、前述したように、上記の各実施形態に特有のバイアス電圧の可変のさせ方は、連携方式の場合にのみ適用されるものではなく、非連携方式の場合にも適用される。
【０１７２】
非連携方式の場合、放射線画像撮影装置１は、放射線発生装置側から照射開始信号の送信を受けられないため、放射線画像撮影装置１自体で放射線の照射が開始されたことを検出しなければならなくなる。そのための手法としてはいくつかの手法を採用することができるが、採用される手法の例として、以下、３つの手法について説明する。
【０１７３】
［手法１］
例えば、上記の各実施形態のように、放射線画像撮影前に、各放射線検出素子７のリセット処理（図１４等参照）を行う代わりに、例えば、画像データｄ（上記のいわゆる本画像としての画像データＤと区別する意味で画像データｄと記載する。）の読み出し処理を繰り返し行うように構成することが可能である。
【０１７４】
このように構成すると、放射線画像撮影装置１に対して放射線が照射される前に、各放射線検出素子７から読み出される画像データｄは、主に前述した暗電荷に起因するデータであり、小さな値にしかならないが、放射線画像撮影装置１に対して放射線が照射されると、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した電荷に起因するデータが読み出されるようになるため、画像データｄの値が急増する。
【０１７５】
そこで、この現象を利用して、例えば、画像データｄに対して予め閾値を設定しておき、読み出される画像データｄが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するように構成することが可能である。この場合、放射線の照射が開始されたことを検出すると、その時点で即座に画像データｄの読み出し処理が停止され、走査駆動手段１５から走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧が印加されて電荷蓄積状態に移行するように構成される。
【０１７６】
放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した有用な電荷が、画像データｄの読み出し処理によって放射線検出素子７から失われてしまうことを防止するためである。
【０１７７】
［手法２］
また、手法１のように、放射線画像撮影前に、画像データｄの読み出し処理を繰り返し行い、画像データｄに基づいて放射線の照射開始を検出するように構成する代わりに、リークデータｄleakの読み出し処理を行い、読み出したリークデータｄleakに基づいて放射線の照射開始を検出するように構成することも可能である。
【０１７８】
リークデータｄleakとは、図２５に示すように、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加した状態で、読み出し回路１７に読み出し動作を行わせて読み出されるデータをいう。
【０１７９】
具体的には、リークデータｄleakの読み出し処理では、図２５に示すように、走査線５の全てのラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧を印加し、各ＴＦＴ８をオフ状態とした状態で、画像データＤの読み出し処理の場合と同様に、読み出し回路１７の増幅回路１８の電荷リセット用スイッチ１８ｃ（図９参照）をオフ状態とし、コンデンサ１８ｂに電荷が蓄積される状態にして、制御手段２２から相関二重サンプリング回路１９にパルス信号Ｓｐ１、Ｓｐ２を送信して保持動作を行わせるが、その間、各ＴＦＴ８のオン／オフ動作は行わない。
【０１８０】
このように各読み出し回路１７を動作させると、図２６に示すように、オフ状態とされた各ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７からリークした各電荷ｑが、増幅回路１８のコンデンサ１８ｂに蓄積される。そのため、増幅回路１８からはこの蓄積された電荷、すなわち各放射線検出素子７からリークした電荷ｑの合計値に相当する電圧値が出力され、図２６では図示を省略した相関二重サンプリング回路１９で電圧値が保持されて、リークデータｄleakが読み出される。
【０１８１】
このように構成した場合、放射線画像撮影装置１に対して放射線が照射されると、各ＴＦＴ８を介してリークする電荷ｑが急激に増加するため、リークデータｄleakの値も急増する。そこで、この現象を利用して、例えば、リークデータｄleakに対して予め閾値を設定しておき、読み出されるリークデータｄleakが閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたことを検出するように構成することができる。
【０１８２】
この場合も、放射線の照射が開始されたことを検出すると、その時点でリークデータｄleakの読み出し処理を停止して電荷蓄積状態に移行するように構成することも可能であるが、リークデータｄleakの読み出し処理は上記のようにＴＦＴ８をオフ状態としたまま行われるため、電荷蓄積状態においてリークデータｄleakの読み出し処理を続行するように構成しても、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生した有用な電荷が、リークデータｄleakの読み出し処理によって放射線検出素子７から失われてしまうことはない。
【０１８３】
また、放射線の照射が開始されたことを検出した後の電荷蓄積状態においてもリークデータｄleakの読み出し処理を続行するように構成すれば、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が終了した時点で、読み出されるリークデータｄleakの値が減少する。そのため、リークデータｄleakの値が例えば閾値以下に低下したことをもって放射線の照射が終了したことを検出することが可能となる。
【０１８４】
そのため、電荷蓄積状態においてもリークデータｄleakの読み出し処理を続行するように構成することが可能である。
【０１８５】
なお、上記のように、リークデータｄleakの読み出し処理は、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧が印加され、各ＴＦＴ８がオフ状態とされた状態で行われる。そして、各ＴＦＴ８がオフ状態のままであると、各放射線検出素子７内で発生した暗電荷が各放射線検出素子７内に蓄積され続ける状態になってしまう。
【０１８６】
そこで、例えば図２７に示すように、放射線画像撮影前に、リークデータｄleakの読み出し処理と、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して行う各放射線検出素子７のリセット処理とを交互に行うように構成すれば、上記のように、暗電荷が各放射線検出素子７内に蓄積され続ける状態が生じることを防止することが可能となる。
【０１８７】
［手法３］
一方、手法１や手法２のように、放射線画像撮影前に画像データｄやリークデータｄleakの読み出し処理を行って、読み出された画像データｄやリークデータｄleakに基づいて放射線の照射開始を検出するように構成する代わりに、放射線画像撮影装置１内に、放射線が照射されたことを検出する手段を設けて、放射線の照射を検出するように構成することも可能である。
【０１８８】
具体的には、例えば、放射線画像撮影装置１の内部に図示しないＸ線センサを設け、Ｘ線センサからの信号に基づいて放射線が照射されたことを検出するように構成することが可能である。
【０１８９】
また、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されると、前述したように、各放射線検出素子７内で放射線の照射により電荷が発生するため、バイアス電圧Ｖbiasが印加された放射線検出素子７の第２電極７７に対する第１電極７３の電位が変化する。そのため、第２電極７７に接続されたバイアス線９やその結線１０中を流れる電流の量が増大する。
【０１９０】
このように、放射線画像撮影装置１に放射線が照射されると、放射線画像撮影装置１に設けられた上記のバイアス線９や結線１０のほか、走査線５や、走査駆動手段１５の電源回路１５ａとゲートドライバ１５ｂとを結ぶ配線１５ｄ等の各配線中を流れる電流の値が増大する。
【０１９１】
そこで、この現象を利用して、図２８に示すように、例えばバイアス線９の結線１０がバイアス電源１４に接続される位置等に電流検出手段２６を設けるように構成し、電流検出手段２６から出力される電流の値を監視するように構成する。そして、例えば、電流の値に閾値を設ける等して、電流の値が閾値を越えた時点で放射線の照射が開始されたと判断して、放射線が照射されたことを検出するように構成することも可能である。
【０１９２】
この場合、放射線画像撮影前には、前述した連携方式の場合（図１４等参照）と同様に、各放射線検出素子７のリセット処理を行うように構成することができる。また、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が終了すると、上記の各配線中を流れる電流の値が低下するため、例えば、電流の値が閾値以下に小さくなった時点で放射線の照射が終了したことを検出するように構成することも可能である。
【０１９３】
上記の手法１〜３に示したようにして、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射開始が検出された後は、連携方式の場合と同様に、ゲートドライバ１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオフ電圧が印加されて各ＴＦＴ８がオフ状態とされ、放射線の照射により発生した有用な電荷を各放射線検出素子７内に蓄積するための電荷蓄積状態に移行するように構成される。
【０１９４】
そして、電荷蓄積状態に移行した後は、基本的には連携方式の場合と同様に、放射線の照射開始を検出してから例えば所定時間が経過した後、走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘへのオン電圧の順次の印加を再開して、本画像としての画像データＤの読み出し処理を行う。なお、上記のように、放射線画像撮影装置１に対する放射線の照射が終了したことを検出するように構成した場合には、照射終了を検出した時点で画像データＤの読み出し処理に移行するように構成することも可能である。
【０１９５】
そして、各放射線検出素子７からの画像データＤの読み出し処理を終了すると、必要に応じて各放射線検出素子７のリセット処理を行った後、オフセットデータＯの読み出し処理を行う。
【０１９６】
そして、非連携方式の場合にも、撮影と次の撮影との間には、各放射線検出素子７のリセット処理が繰り返し行われる。第１の実施形態を適用する場合には、このリセット処理においてバイアス電圧Ｖbiasが低い電圧になるように可変させる。そして、各放射線検出素子７のリセット処理を繰り返すことで、ラグの電子を各放射線検出素子７から速やかに除去することが可能となり、上記の第１の実施形態で説明した優れた効果が、非連携方式の場合にも的確に発揮される。
【０１９７】
また、第２の実施形態を適用する場合には、本画像としての画像データＤの読み出し処理や、手法１や手法２における放射線画像撮影前の画像データｄやリークデータｄleakの読み出し処理、或いは手法３における各放射線検出素子７のリセット処理を含む全ての処理において、通常の電圧値のバイアス電圧Ｖbias０よりも低い電圧値のバイアス電圧Ｖbiasを各放射線検出素子７の第２電極７７に印加するように構成される。
【０１９８】
そして、このように構成することで、上記の第２の実施形態で説明した優れた効果が、非連携方式の場合にも的確に発揮される。
【符号の説明】
【０１９９】
１  放射線画像撮影装置
５  走査線
６  信号線
７  放射線検出素子
８  ＴＦＴ（スイッチ手段、薄膜トランジスタ）
８ｇ  ゲート電極
８ｓ  ソース電極
１４  バイアス電源
１５  走査駆動手段
１７  読み出し回路
２２  制御手段
７３  第１電極
７７  第２電極
Ｄ  画像データ
Ｐ  検出部
ｑ  電荷
ｒ  領域
Ｖbias  バイアス電圧
Ｖbias０  画像データの読み出し処理の際のバイアス電圧
Ｖgs  ＴＦＴのゲート−ソース間の電位差
【図１】
2012085021.tif 000003
【図２】
2012085021.tif 000004
【図３】
2012085021.tif 000005
【図４】
2012085021.tif 000006
【図５】
2012085021.tif 000007
【図６】
2012085021.tif 000008
【図７】
2012085021.tif 000009
【図８】
2012085021.tif 000010
【図９】
2012085021.tif 000011
【図１０】
2012085021.tif 000012
【図１１】
2012085021.tif 000013
【図１２】
2012085021.tif 000014
【図１３】
2012085021.tif 000015
【図１４】
2012085021.tif 000016
【図１５】
2012085021.tif 000017
【図１６】
2012085021.tif 000018
【図１７】
2012085021.tif 000019
【図１８】
2012085021.tif 000020
【図１９】
2012085021.tif 000021
【図２０】
2012085021.tif 000022
【図２１】
2012085021.tif 000023
【図２２】
2012085021.tif 000024
【図２３】
2012085021.tif 000025
【図２４】
2012085021.tif 000026
【図２５】
2012085021.tif 000027
【図２６】
2012085021.tif 000028
【図２７】
2012085021.tif 000029
【図２８】
2012085021.tif 000030