(57)【要約】【課題】放射線検出素子から高いＳ／Ｎ比で画像データを読み出すことが可能で、高品質な画像形成を可能とする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の放射線検出素子７の端部と走査線５の端部との距離Ｌ１、および／または放射線検出素子７の端部と信号線６の端部との距離Ｌ１を変えた場合に、放射線検出素子７の面積Ｓａを、放射線検出素子７と走査線５および／または信号線６との間に形成される寄生容量Ｃで除算した比Ｓａ／Ｃが最大となる距離Ｌ１maxから製造誤差として許容される距離を減算した距離以上、比Ｓａ／Ｃが最大となる距離Ｌ１maxに製造誤差として許容される距離を加算した距離以下の距離として、距離Ｌ１が設定されて、放射線検出素子７が形成されている。【選択図】図８
2013243319.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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子と、
前記走査線に接続され、前記走査線に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、
を備え、
前記放射線検出素子の端部と前記走査線の端部との距離、および／または前記放射線検出素子の端部と前記信号線の端部との距離を変えた場合に、前記放射線検出素子の面積を、前記放射線検出素子と前記走査線および／または前記信号線との間に形成される寄生容量で除算した比が最大となる前記距離から製造誤差として許容される距離を減算した距離以上、前記比が最大となる距離に前記製造誤差として許容される距離を加算した距離以下の距離として、前記距離が設定されて、前記放射線検出素子が形成されていることを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
前記放射線検出素子の端部と前記走査線の端部との距離、および／または前記放射線検出素子の端部と前記信号線の端部との距離をＬ１［μｍ］、隣接する前記走査線の端部同士および／または隣接する前記信号線の端部同士の間隔をＬ２［μｍ］としたとき、
前記間隔Ｌ２は、５０〜２５０［μｍ］の範囲内の間隔に設定され、
前記距離Ｌ１は、前記間隔Ｌ２との間で、
0.065×Ｌ２−0.25−３≦Ｌ１≦0.065×Ｌ２−0.25＋３
の関係が成り立つように設定されて、前記放射線検出素子が形成されてい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。
【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、放射線検出素子が二次元状に配列された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ー等で可視光等の他の波長の光に変換した後、変換され照射された光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、従来は支持台と一体的に形成された、いわゆる専用機型（固定型等ともいう。）として構成されていたが（例えば特許文献１参照）、近年、放射線検出素子等を筐体内に収納し、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３や図４等に示すように、通常、互い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、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、各放射線検出素子７にそれぞれ薄膜トランジスター（Thin Film Transistor。以下、ＴＦＴという。）等で形成されたスイッチ手段８が接続されて構成される。
【０００５】
そして、通常、放射線発生装置の放射線源から放射線画像撮影装置に対して被写体を介して放射線が照射されることで、放射線画像撮影が行われる。そして、撮影後、ゲートドライバー１５ｂから走査線５の各ラインＬ１〜Ｌｘにオン電圧を順次印加して、各ＴＦＴ８を順次オン状態として、放射線の照射により各放射線検出素子７内で発生して蓄積された電荷を各信号線６に順次放出させて、各読み出し回路１７で画像データＤとしてそれぞれ読み出すように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
ところで、放射線画像撮影装置で撮影された放射線画像は、例えば、被写体である患者の身体を撮影して病変部を撮影するなど、医療分野における診断用に用いることができる。そして、この場合、人間の目が識別できる最小の間隔が１００μｍ程度とされていること等から、例えば後述する図８に示す走査線５同士の間隔や信号線６同士の間隔Ｌ２、すなわち画素ピッチＬ２も１００μｍ程度に構成され、走査線５と信号線６とで区画された各小領域内に放射線検出素子７がそれぞれ形成される。
【０００８】
そして、従来は、このように微細に形成される放射線検出素子７で検出される信号値すなわち画像データＤを可能な限り大きくするために、定められた画素ピッチＬ２で形成される走査線５と信号線６により区画された各小領域の中で、放射線検出素子７の開口率すなわち放射線検出素子７の面積をできるだけ大きくするように構成されていた。
【０００９】
しかし、定められた画素ピッチＬ２の中で放射線検出素子７の開口率を大きくするほど、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６との距離が近くなる。そして、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との距離が近くなるほど、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間に形成される寄生容量Ｃが大きくなる。そして、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間の寄生容量Ｃが大きくなると、信号線容量が増え、信号線容量に比例して読み出し回路１７内でのノイズが大きくなる。
【００１０】
このようにして、放射線検出素子７の開口率を大きくするほど、Ｓ（シグナル）すなわち読み出される画像データＤの値は大きくなるが、放射線検出素子７と走査線５や信号線６とがより接近するようになって信号線容量が増大するため、画像データＤに重畳されるＮ（ノイズ）が大きくなる。そのため、放射線検出素子７から読み出される画像データＤのＳ／Ｎ比が悪化する現象が生じる。
【００１１】
そこで、従来は、設計者の経験等に基づいて、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間にある程度の距離を開けつつ、放射線検出素子７の開口率をできるだけ大きくするように構成されていた。
【００１２】
本発明者らは、この放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間の最良の距離等（すなわちいわゆるベストポジション）について研究を重ねたところ、Ｓ／Ｎ比が、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との距離に依存して変化し、Ｓ／Ｎ比が最良となる距離が存在すること、および、そのＳ／Ｎ比が最良となる距離が画素ピッチ（すなわち走査線５同士或いは信号線６同士の間隔）に依存して変化することを見出した。
【００１３】
そして、放射線検出素子７を単に走査線５や信号線６に接近させたり、単に走査線５や信号線６から遠ざけるのではなく、走査線５や信号線６からの距離が上記の最良となる距離となるように放射線検出素子７を形成することで、放射線検出素子７から高いＳ／Ｎ比で画像データＤを読み出すことが可能となることを見出すことができた。
【００１４】
本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、放射線検出素子から高いＳ／Ｎ比で画像データを読み出すことが可能で、高品質な画像形成を可能とする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】
【００１５】
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小領域に二次元状に配列された複数の放射線検出素子と、
前記走査線に接続され、前記走査線に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、
を備え、
前記放射線検出素子の端部と前記走査線の端部との距離、および／または前記放射線検出素子の端部と前記信号線の端部との距離を変えた場合に、前記放射線検出素子の面積を、前記放射線検出素子と前記走査線および／または前記信号線との間に形成される寄生容量で除算した比が最大となる前記距離から製造誤差として許容される距離を減算した距離以上、前記比が最大となる距離に前記製造誤差として許容される距離を加算した距離以下の距離として、前記距離が設定されて、前記放射線検出素子が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のような方式の放射線画像撮影装置によれば、隣接する走査線や信号線の端部同士の間隔Ｌ２において、Ｓ／Ｎ比は、放射線検出素子７の端部と走査線や信号線の端部との距離Ｌ１に依存して変化し、Ｓ／Ｎ比が最良すなわち最大となる距離Ｌ１maxが存在する。そして、放射線検出素子の端部と走査線や信号線の端部との距離Ｌ１が、上記のＳ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxを中心とする製造誤差の範囲内の距離になるように設定して放射線検出素子を形成する。
【００１７】
そのため、上記のようにして形成された放射線検出素子から、高いＳ／Ｎ比で画像データＤを読み出すことが可能となる。また、そのような高Ｓ／Ｎ比の画像データＤに基づいて、高品質な画像形成を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図３】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４】図３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５】図４におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図であり、放射線検出素子やＴＦＴの構成等を説明する図である。
【図６】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７】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８】本実施形態に係る放射線画像撮影装置のセンサーパネルにおける走査線と信号線と放射線検出素子とを１画素分のみ記載した図である。
【図９】画素ピッチを１７５［μｍ］に設定した場合の、放射線検出素子と走査線等との距離に対する（Ａ）放射線検出素子の面積の関係および（Ｂ）放射線検出素子と走査線等との間に形成される寄生容量の関係を表すグラフである。
【図１０】図９の場合の放射線検出素子と走査線等との距離に対するＳ／Ｎ比の関係を表すグラフである。
【図１１】画素ピッチを１００［μｍ］に設定した場合の、放射線検出素子と走査線等との距離に対する（Ａ）放射線検出素子の面積の関係および（Ｂ）放射線検出素子と走査線等との間に形成される寄生容量の関係を表すグラフである。
【図１２】図１１の場合の放射線検出素子と走査線等との距離に対するＳ／Ｎ比の関係を表すグラフである。
【図１３】放射線検出素子と走査線等との距離に対するＳ／Ｎ比の関係を表す各曲線を各画素ピッチごとに表したグラフである。
【図１４】Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxを画素ピッチごとにプロットしたグラフである。
【図１５】図１４に示した直線を中心とする一点鎖線の範囲内が放射線検出素子と走査線等との距離として設定されることを表すグラフである。
【図１６】従来の放射線検出素子等の部分を表す断面図である。
【図１７】放射線検出素子の第２電極の上方に無機保護層を形成しないように構成した場合の放射線検出素子等の部分を表す断面図である。
【図１８】図１７の部分を上方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
なお、以下では、放射線画像撮影装置として、シンチレーター等を備え、照射された放射線を可視光等の他の波長の光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について説明するが、本発明は、シンチレーター等を介さずに放射線を放射線検出素子で直接検出する、いわゆ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できる。
【００２１】
また、放射線画像撮影装置がいわゆる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、いわゆる専用機型の放射線画像撮影装置に対しても、本発明を適用することが可能である。
【００２２】
本実施形態に係る放射線画像撮影装置１の構成等について説明する。図１は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置の外観を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。本実施形態では、放射線画像撮影装置１は、図１や図２に示すように、筐体２内にシンチレーター３や基板４等で構成されるセンサーパネルＳＰが収納されて構成されている。
【００２３】
本実施形態では、筐体２は、放射線入射面Ｒを有する中空の角筒状の筐体本体部２Ａの両側の開口部を蓋部材２Ｂ、２Ｃで閉塞することで形成されている。また、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、コネクター３９、バッテリー状態や放射線画像撮影装置１の稼働状態等を表示するＬＥＤ等で構成されたインジケーター４０等が配置されている。また、図示を省略するが、例えば筐体２の反対側の蓋部材２Ｃ等に、外部装置との間で無線通信を行うためのアンテナ装置４１（後述する図７参照）が設けられている。
【００２４】
また、図２に示すように、筐体２内には、基台３１が配置されており、基台３１の放射線入射面Ｒ側に図示しない鉛の薄板等を介して基板４が設けられている。そして、基板４の一面側には、シンチレーター３がシンチレーター基板３４上に設けられ、シンチレーター３が基板４側に対向する状態で設けられている。
【００２５】
基台３１の反対面側には、電子部品３２等が配設されたＰＣＢ基板３３やバッテリー２４等が取り付けられている。このようにして、基台３１や基板４等でセンサーパネルＳＰが形成されている。また、本実施形態では、センサーパネルＳＰと筐体２の側面との間に緩衝材３５が設けられている。
【００２６】
なお、以下では、放射線画像撮影装置１の内部における上下方向については、図２においてシンチレーター３やシンチレーター基板３４が設けられている側を上側、電子部品３２やバッテリー２４等が設けられている側を下側として説明する。
【００２７】
シンチレーター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、シンチレーター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の波長の光、すなわち可視光を中心とした光に変換して出力するものが用いられる。
【００２８】
また、本実施形態では、基板４は、ガラス基板で構成されており、図３に示すように、基板４のシンチレーター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。また、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。
【００２９】
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が設けられた小領域ｒの全体、すなわち図３に一点鎖線で示される領域が検出部Ｐとされている。
【００３０】
放射線検出素子７は、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、シンチレーター３で放射線から変換された可視光等の光が照射されると、その内部で電子正孔対を発生させる。放射線検出素子７は、このようにして、照射された放射線（本実施形態ではシンチレーター３で放射線から変換された光）を電荷に変換するようになっている。
【００３１】
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ー等を用いることも可能である。各放射線検出素子７は、図３の拡大図である図４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。
【００３２】
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。
【００３３】
ここで、放射線検出素子７やスイッチ手段としてのＴＦＴ８の構成について、図５に示す断面図を用いて説明する。図５は、図４におけるＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【００３４】
基板４のシンチレーター３（図５では図示省略。図２参照）に対向する面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いる。
【００３５】
そして、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７ａ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。
【００３６】
なお、半導体層８２は、本実施形態のように水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）で形成することも可能であり、また、例えば非晶質酸化物や有機半導体材料等を用いて形成することも可能である。
【００３７】
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等に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。以上のようにしてスイッチ手段であるＴＦＴ８が形成されている。
【００３８】
一方、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が積層されている。そして、絶縁層７２上にＡｌやＣｒ、Ｍｏ等からなる第１電極７ａが積層されている。第１電極７ａ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。
【００３９】
第１電極７ａ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。
【００４０】
なお、この場合も、水素化アモルファスシリコンを用いる代わりに、例えば有機光電変換材料等を用いることも可能である。
【００４１】
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、シンチレーター３で可視光等の光に変換され、変換された光が図中上方から照射されると、光は放射線検出素子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。本実施形態では、放射線検出素子７は、このようにして、シンチレーター３から照射された光を電荷に変換するようになっている。
【００４２】
また、ｐ層７６の上には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極とされた第２電極７ｂが積層されて形成されており、照射された光が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。
【００４３】
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。
【００４４】
放射線検出素子７の第２電極７ｂの上面には、後述するバイアス線９が接続されている。そして、放射線検出素子７の第２電極７ｂやバイアス線９、ＴＦＴ８側に延出された第１電極７ａ、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、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。
【００４５】
また、図５では図示を省略するが、本実施形態では、第２パッシベーション層７８の上方には、放射線検出素子７やＴＦＴ８等が形成されていることに伴う基板４の表面の凹凸を平坦化するための平坦化層が、アクリル樹脂等で形成される（例えば後述する図１６参照）。そして、この平坦化層に当接するようにして前述したシンチレーター３（図２参照）が配置されるようになっている。
【００４６】
なお、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離をどのような距離に形成するか等のより詳しい構成等については、後で説明する。
【００４７】
本実施形態では、図４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が接続されている。そして、図３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】
図３に示すように、本実施形態では、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。
【００４９】
そして、各入出力端子１１には、図６に示すように、後述する読み出しＩＣ１６や走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂを構成するゲートＩＣ１５ｃ等の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。
【００５０】
そして、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のセンサーパネルＳＰが形成されている。なお、図６では、電子部品３２等の図示が省略されている。
【００５１】
ここで、放射線画像撮影装置１の回路構成について簡単に説明する。図７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る。
【００５２】
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７ｂ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７ｂにそれぞれ逆バイアス電圧（すなわち放射線検出素子７の第１電極７ａ側にかかる電圧以下の電圧）を印加するようになっている。
【００５３】
走査駆動手段１５は、配線１５ｄを介してゲートドライバー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るゲートドライバー１５ｂとを備えている。本実施形態では、ゲートドライバー１５ｂは、複数のゲートＩＣ１５ｃ（図６参照）が並設されて構成されている。
【００５４】
各信号線６は、読み出しＩＣ１６内に内蔵された各読み出し回路１７にそれぞれ接続されている。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ー２１と、Ａ／Ｄ変換器２０とが設けられている。なお、図７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。
【００５５】
そして、放射線画像撮影後に各放射線検出素子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は、走査駆動手段１５のゲートドライバー１５ｂからオン電圧が印加された走査線５に接続されているＴＦＴ８がオン状態とされると、ＴＦＴ８を介して各放射線検出素子７から信号線６に電荷が放出される。そして、放出された電荷が増幅回路１８に流入する。
【００５６】
増幅回路１８では、流入した電荷量に応じた電圧値が出力側から出力される。そして、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１９は、各放射線検出素子７から電荷が流出する前に増幅回路１８から出力されていた電圧値Ｖinと、放射線検出素子７から電荷が流入した後で増幅回路１８から出力されている電圧値Ｖfiとの差分Ｖfi−Ｖinを算出し、算出した差分Ｖfi−Ｖinをアナログ値の画像データＤとして下流側に出力する。
【００５７】
そして、相関二重サンプリング回路１９から出力された画像データＤは、アナログマルチプレクサー２１を介して順次Ａ／Ｄ変換器２０に送信され、Ａ／Ｄ変換器２０で順次デジタル値の画像データＤに変換されて記憶手段２３に出力されて保存される。そして、以上の処理が各放射線検出素子７ごとに行われることにより、各放射線検出素子７から画像データＤが読み出されて記憶手段２３に保存されるようになっている。
【００５８】
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ーや、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。
【００５９】
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して、例えば上記のような画像データＤの読み出し処理を行わせるように構成されている。また、図７等に示すように、制御手段２２には、ＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）やＳＤＲＡＭ（Synchronous ＤＲＡＭ）等で構成される記憶手段２３が接続されている。
【００６０】
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、センサーパネルＳＰの各部材に電力を供給するためのバッテリー２４が接続されている。
【００６１】
次に、本実施形態において、各放射線検出素子７から高いＳ／Ｎ比で画像データＤを読み出すことを可能とする構成等についてより詳しく説明する。また、以下、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。
【００６２】
図８は、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１のセンサーパネルＳＰにおける走査線５と信号線６と放射線検出素子７とを、１画素分（すなわち１個の放射線検出素子７分）のみ記載した図である。なお、図８では、スイッチ手段であるＴＦＴ８やバイアス線９（図４等参照）等の記載が省略されている。
【００６３】
また、以下では、図８に示すように、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離をＬ１［μｍ］とし、隣接する走査線５や信号線６の端部同士の間隔をＬ２［μｍ］（以下、画素ピッチＬ２という。）として説明する。
【００６４】
上記のように、各放射線検出素子７から画像データＤを読み出す際に、高いＳ／Ｎ比で読み出すためには、Ｓ／Ｎ比という場合のＳ（シグナル：信号値）すなわち画像データＤの大きさをより大きくし、Ｎ（ノイズ）すなわち画像データＤに重畳されるノイズをより小さくすることが必要となる。
【００６５】
前述したように、信号値すなわち画像データＤを可能な限り大きくするためには、上記の画素ピッチＬ２内において、放射線検出素子７の開口率すなわち面積Ｓａをできるだけ大きくした方がよい。
【００６６】
しかし、定められた画素ピッチＬ２の中で放射線検出素子７の面積Ｓａを大きくするほど、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１が近くなる。そして、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との距離が近くなるほど、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間に形成される寄生容量Ｃが大きくなる。
【００６７】
そして、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間の寄生容量Ｃが大きくなると、信号線容量が増え、信号線容量に比例して読み出し回路１７内でのノイズが大きくなり、放射線検出素子７から読み出される画像データＤのＳ／Ｎ比が悪化してしまう。
【００６８】
本発明者らは、このような状況において、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１をどのような距離にすれば、画像データＤの大きさをより大きくし、かつ、画像データＤに重畳されるノイズをより小さくすることが可能となるか、すなわちＳ／Ｎ比をより向上させることが可能となるかについて研究を重ねた。
【００６９】
その結果、以下のような非常に重要な特徴を見出すことができた。すなわち、
（Ａ）定められた画素ピッチＬ２においては、Ｓ／Ｎ比は、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１に依存して変化し、Ｓ／Ｎ比が最良すなわち最大となる距離Ｌ１maxが存在する。すなわち、Ｓ／Ｎ比にピークが現れる。
（Ｂ）そして、そのＳ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxは、画素ピッチＬ２（すなわち隣接する走査線５や信号線６の端部同士の間隔Ｌ２）に依存して変化する。
【００７０】
そして、後述するように、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxは、画素ピッチＬ２にほぼ線形に依存することが分かっており、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxを画素ピッチＬ２の一次関数として近似することが可能であることも分かった。
【００７１】
以下、具体的に説明する。なお、以下では、Ｓ（シグナル：信号値）すなわち画像データＤの大きさが放射線検出素子７の面積Ｓａに比例することを利用して、Ｓに相当する値として放射線検出素子７の面積Ｓａを用いる。また、上記のようにＮ（ノイズ）は放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間に形成される寄生容量Ｃが大きくなるほど大きくなることを利用して、Ｎに相当する値として寄生容量Ｃを用いる。すなわち、
Ｓ／Ｎ＝Ｓａ／Ｃ    …（１）
が成立するものとして説明する。
【００７２】
例えば、画素ピッチＬ２を１７５［μｍ］に設定したうえで、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１を種々変化させて放射線検出素子７を形成した場合、放射線検出素子７の面積Ｓａは、
Ｓａ＝（１７５［μｍ］−２×Ｌ１）２    …（２）
となる。そして、図９（Ａ）に示すように、例えば距離Ｌ１が１０〜２０［μｍ］程度の範囲では、放射線検出素子７の面積Ｓａは距離Ｌ１が増加するに従って減少していく。
【００７３】
また、上記のようにして各放射線検出素子７を形成して、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間に形成される寄生容量Ｃを計測すると、寄生容量Ｃは、図９（Ｂ）に示すように距離Ｌ１に反比例して減少していく。
【００７４】
そして、上記のようにして距離Ｌ１ごとに算出された放射線検出素子７の面積Ｓａと計測した寄生容量Ｃとを上記（１）式に代入して算出されたＳ／Ｎ比を距離Ｌ１ごとにプロットすると、Ｓ／Ｎ比と、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１との間には、図１０に示すような関係があることが分かった。
【００７５】
そして、図１０に矢印で示されるように、算出されたＳ／Ｎ比にはピークが現れる。すなわち、例えば画素ピッチＬ２が１７５［μｍ］である場合には、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１が約１１［μｍ］の場合に、Ｓ／Ｎ比が最大となる。画素ピッチＬ２が例えば１７５［μｍ］の場合には、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxは約１１［μｍ］となる。
【００７６】
同様に、例えば、画素ピッチＬ２を１００［μｍ］に設定したうえで、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１を種々変化させて放射線検出素子７を形成した場合、放射線検出素子７の面積Ｓａは、
Ｓａ＝（１００［μｍ］−２×Ｌ１）２    …（３）
となる。そして、図１１（Ａ）に示すように、例えば距離Ｌ１が１０〜２０［μｍ］程度の範囲では、放射線検出素子７の面積Ｓａは距離Ｌ１が増加するに従って減少していく。
【００７７】
また、上記のようにして各放射線検出素子７を形成して、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間に形成される寄生容量Ｃを計測すると、寄生容量Ｃは、図１１（Ｂ）に示すように距離Ｌ１に反比例して減少していく。
【００７８】
そして、距離Ｌ１ごとに、放射線検出素子７の面積Ｓａと寄生容量Ｃから上記（１）式に基づいて算出されたＳ／Ｎ比を距離Ｌ１ごとにプロットすると、Ｓ／Ｎ比と、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１との間には、図１２に示すような関係になる。
【００７９】
そして、図１２に矢印で示されるように、この場合も、算出されたＳ／Ｎ比にはピークが現れる。すなわち、例えば画素ピッチＬ２が１００［μｍ］である場合には、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１が約６．３［μｍ］の場合に、Ｓ／Ｎ比が最大となる。
【００８０】
このように、定められた画素ピッチＬ２（上記の場合は１７５［μｍ］や１００［μｍ］）においては、Ｓ／Ｎ比は、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１に依存して変化する。そして、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１max、すなわちＳ／Ｎ比にピークが現れることが分かった（上記の特徴（Ａ）参照）。
【００８１】
しかも、上記の例からも分かるように、そのＳ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxは、画素ピッチＬ２（すなわち隣接する走査線５や信号線６の端部同士の間隔Ｌ２）に依存して変化することも分かった（上記の特徴（Ｂ）参照）。
【００８２】
画素ピッチＬ２として、実用上、５０〜２５０［μｍ］の範囲内の画素ピッチＬ２が設定される場合が多い。そして、実際に、この範囲内で２５［μｍ］ごとに画素ピッチＬ２を変えて図１０や図１２に示した距離Ｌ１ごとのＳ／Ｎ比の曲線を算出すると、図１３に示すように、各画素ピッチＬ２ごとに各曲線が得られる。
【００８３】
そして、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxすなわちＳ／Ｎ比のピークが、各曲線ごとに、すなわち各画素ピッチＬ２ごとに変化する。そこで、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxを画素ピッチＬ２ごとにプロットすると、図１４に示すような関係が得られる。
【００８４】
図１４から分かるように、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxは画素ピッチＬ２にほぼ線形に依存することが分かる。そこで、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxを画素ピッチＬ２の一次関数として近似することが可能である。画素ピッチＬ２が５０［μｍ］の時、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxが３．０［μｍ］であり、画素ピッチＬ２が２５０［μｍ］の時、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxが１６．０［μｍ］であったことから、近似式である一次関数は、
Ｌ１max＝0.065×Ｌ２−0.25    …（４）
と表されることが分かった。
【００８５】
そして、基板４（図５等参照）の面４ａ上への放射線検出素子７や走査線５、信号線６等の製造誤差が少なくとも３［μｍ］程度は見込まれるため、設定された画素ピッチＬ２に対する、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との理想的な距離Ｌ１は上記のようにして算出される距離Ｌ１maxであるとしても、実際には、その距離Ｌ１maxに、製造誤差として許容される距離である３［μｍ］が減算および加算された距離の範囲内に定められる。
【００８６】
そこで、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、画素ピッチＬ２（すなわち隣接する走査線５や信号線６の端部同士の間隔Ｌ２）が、放射線画像撮影装置１の実用上の５０〜２５０［μｍ］の範囲内の間隔に設定される際に、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１は、図１５に示すように、上記（４）式の±３［μｍ］の範囲内（すなわち図１５における一点鎖線の範囲内）になるように設定されるようになっている。
【００８７】
すなわち、本実施形態では、上記の距離Ｌ１が、画素ピッチＬ２との間で、
0.065×Ｌ２−0.25−３≦Ｌ１≦0.065×Ｌ２−0.25＋３    …（５）
の関係が成り立つように設定されるようになっている。そして、そのような関係が成り立つようにして、放射線検出素子７が、走査線５と信号線６により区画された各小領域ｒ（図３や図４参照）に配列されて形成されるようになっている。
【００８８】
図１０や図１２を見て分かるように、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxを中心とする±３［μｍ］の範囲では、Ｓ／Ｎ比は、距離Ｌ１maxの場合とほとんど変わらない値になる。
【００８９】
なお、本発明者らの研究では、上記（５）式で表される関係式は、走査線５や信号線６の幅や厚さ等を変えても変わらないことが分かっている。また、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間に形成される寄生容量Ｃは、放射線検出素子７と走査線５や信号線６との間に介在される窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の絶縁層の材料等によって変化し得るが、実際上、材料等によってさほど大きくは変わらない。
【００９０】
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、放射線検出素子７と走査線５や信号線６とがＳ／Ｎ比に及ぼす影響に関して見出された上記の少なくとも（Ａ）の特徴を利用して、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１を最適な距離に設定する。
【００９１】
すなわち、定められた画素ピッチＬ２（すなわち隣接する走査線５や信号線６の端部同士の間隔Ｌ２）において、Ｓ／Ｎ比は、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１に依存して変化し、Ｓ／Ｎ比が最良すなわち最大となる距離Ｌ１maxが存在する（すなわちＳ／Ｎ比にピークが存在する）という特徴（上記の特徴（Ａ）参照）が見出された。
【００９２】
そして、本実施形態に係る放射線画像撮影装置１では、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１が、上記のＳ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxから製造誤差として許容される距離を減算した距離以上、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxに製造誤差として許容される距離を加算した距離以下の距離になるように設定して放射線検出素子７を形成するように構成した。
【００９３】
そのため、放射線画像撮影装置１において、上記のようにして形成された放射線検出素子７から、高いＳ／Ｎ比で画像データＤを読み出すことが可能となる。また、そのような高Ｓ／Ｎ比の画像データＤに基づいて、高品質な画像形成を行うことが可能となる。
【００９４】
また、本発明者らの研究では、上記の特徴（Ｂ）のような特徴があることも見出された。すなわち、上記のＳ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxは、画素ピッチＬ２（すなわち隣接する走査線５や信号線６の端部同士の間隔Ｌ２）に依存して変化する。
【００９５】
そのため、上記のＳ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxを画素ピッチＬ２の関数として求め、そのような距離Ｌ１maxから製造誤差として許容される距離を減算した距離以上、距離Ｌ１maxに製造誤差として許容される距離を加算した距離以下の距離になるように、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１を設定して放射線検出素子７を形成する。
【００９６】
このように構成することで、画素ピッチＬ２が種々に異なる場合でも、設定された画素ピッチＬ２に応じて最適な距離Ｌ１で放射線検出素子７を形成することが可能となり、画素ピッチＬ２が変化しても高いＳ／Ｎ比で画像データＤを読み出すことが可能となる。そして、そのような高Ｓ／Ｎ比の画像データＤに基づいて、高品質な画像形成を行うことが可能となる。
【００９７】
なお、上記の実施形態では、上記のように、図１４に示したＳ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxと画素ピッチＬ２との関係を、例えば上記（４）式に示したように一次関数として近似する場合について説明したが、この関係を例えば二次関数等の多次関数や指数関数等で近似するように構成することも可能である。
【００９８】
また、上記の実施形態では、定められた画素ピッチＬ２の中で、放射線検出素子７の端部と走査線５や信号線６の端部との距離Ｌ１を変化させた場合に、Ｓ／Ｎ比が最大となる距離Ｌ１maxが存在するため、距離Ｌ１を、その距離Ｌ１max或いはその製造誤差範囲内に設定することで、読み出される画像データＤのＳ／Ｎ比を高くする場合について説明した。
【００９９】
一方、Ｓ（シグナル）すなわち読み出される画像データＤ自体をより大きくすることで、読み出される画像データＤのＳ／Ｎ比を向上させることも可能である。そして、読み出される画像データＤ自体をより大きくするための構成としては、例えば、以下のように構成することが可能である。
【０１００】
すなわち、前述した図５では、放射線検出素子７の透明電極である第２電極７ｂの上面に、第２電極７ｂ等を被覆して保護する第２パッシベーション層７８を設ける場合を示した。しかし、この第２パッシベーション層７８を含む無機保護層を、放射線検出素子７の透明電極である第２電極７ｂの上面（すなわちシンチレーター３に対向する面）には設けず、他の部分にのみ形成するように構成することが可能である。
【０１０１】
この構成について説明する前に、まず、従来の構成について説明する。図１６は、従来の放射線検出素子７等の部分の断面図を表す図であり、図４におけるＺ−Ｚ線に沿う断面図である。基板４の面４ａ上の構成や放射線検出素子７の積層構造等については、図５を用いて説明した通りである。
【０１０２】
そして、信号線６や図示しない走査線５、ＴＦＴ８等を被覆する第２パッシベーション層７８の上方にアクリル等からなる有機保護層９０を盛り上げて形成する。そして、この有機保護層９０や放射線検出素子７の透明電極である第２電極７ｂ、バイアス線９の上方、すなわち基板４上に形成された構造物の全てを被覆するように、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）等からなる無機保護層９１が形成される。
【０１０３】
そして、基板４上に形成された構造物の凹凸による無機保護層９１の凹凸を平坦化するアクリル等からなる平坦化層９２が、無機保護層９１の上方に形成される。そして、図示を省略するが、この平坦化層９２に、その上方から当接するようにして、前述したシンチレーター３（図２参照）が配置されるようになっている。
【０１０４】
しかし、このように構成すると、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）等からなる無機保護層９１は、透明ではあるが、シンチレーター３から照射された光が無機保護層９１を透過する際に、ある程度の割合で無機保護層９１に吸収される。そのため、放射線検出素子７に到達する光の光量が低減されてしまい、その分、放射線検出素子７で光から変換された電荷として読み出される画像データＤの値が小さくなってしまう。
【０１０５】
そこで、例えば、図１７に示すように、無機保護層９１を、信号線６等の上方に盛り上げて形成した有機保護層９０の上方等には形成するが、放射線検出素子７の透明電極である第２電極７ｂの上面には設けないように構成することが可能である。
【０１０６】
このように構成すれば、放射線画像撮影装置１に照射された放射線がシンチレーター３で光に変換され、その光が放射線検出素子７に照射される際に、無機保護層９１を透過しないようになる。そのため、従来のように光が無機保護層９１によって吸収されてしまい放射線検出素子７に到達する光の光量が減少することが防止される。
【０１０７】
そして、放射線検出素子７により大きな光量の光が到達するようになるため、放射線検出素子７から読み出される画像データＤの値をより大きくすることが可能となる。そして、このようにして、Ｓ（シグナル）すなわち読み出される画像データＤ自体がより大きくなるため、読み出される画像データＤのＳ／Ｎ比を向上させることが可能となる。
【０１０８】
なお、無機保護層９１を放射線検出素子７の第２電極７ｂ上に設けないように形成するためには、例えば、無機保護層９１を、一旦、放射線検出素子７の第２電極７ｂの上方を含む基板４上の全ての構造物の上方に成膜し、その後、放射線検出素子７の第２電極７ｂ上の無機保護層９１を、例えばフォトリソグラフィー（Photolithography）等の手法で除去するように構成することが可能である。
【０１０９】
しかし、その際、放射線検出素子７の第２電極７ｂ上に形成されたバイアス線９を被覆する無機保護層９１をも除去すると、アルミ等からなるバイアス線９の腐食性が高いため、バイアス線９も一緒に除去されてしまう。バイアス線９が除去されてしまうと、バイアス線９に断線が生じ、各放射線検出素子７に逆バイアス電圧を印加することができなくなってしまう。
【０１１０】
そこで、放射線検出素子７の第２電極７ｂ上に形成されたバイアス線９等の金属配線部分については、図１７に示すように、無機保護層９１を残すように構成することが好ましい。
【０１１１】
この場合、この部分を上方から見た図１８に斜線を付して示す部分に無機保護層９１が形成され、それ以外の放射線検出素子７の第２電極７ｂの上方の部分には無機保護層９１が形成されない状態になる。
【０１１２】
なお、本発明が上記の実施形態等に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１１３】
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）
Ｃ  寄生容量
Ｌ１  放射線検出素子の端部と走査線や信号線の端部との距離
Ｌ１max  比が最大となる距離
Ｌ２  画素ピッチ（隣接する走査線や信号線の端部同士の間隔）
Ｓａ  放射線検出素子の面積
Ｓａ／Ｃ  比
ｒ  小領域
【図１】
2013243319.tif 000003
【図２】
2013243319.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013243319.tif 000007
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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