(57)【要約】【課題】複数のＸ線画像検出器を備えるＸ線画像検出装置の設計自由度を向上させる。【解決手段】Ｘ線画像検出装置１０は、Ｘ線の入射方向ｆにおいて重なるように配置された複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５を備える。Ｘ線画像検出器１のそれぞれは、可撓性を有する材料で形成された基板５と、Ｘ線変換膜３と、複数の画素電極４と、複数の画素電極４それぞれに接続されるスイッチング素子と、スイッチング素子に接続され、各画素におけるＸ線量を示す信号を伝達するデータ線と、スイッチング素子を制御する信号を供給する制御線を有する。【選択図】図１
2016070752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線の入射方向において重なるように配置された複数のＸ線画像検出器を備え、
前記Ｘ線画像検出器のそれぞれは、
可撓性を有する材料で形成された基板と、
前記基板に対して固定され、入射したＸ線量に応じた電荷又は可視光を発生させるＸ線変換膜と、
前記Ｘ線変換膜の一方の面において配置される複数の画素それぞれに対応して設けられ、前記Ｘ線変換膜に接する検出面を有する検出素子と、
前記複数の検出素子それぞれに接続されるスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続され、前記検出素子の検出面で収集される電荷又は可視光に基づく信号を、各画素におけるＸ線量を示す信号をとして伝達するデータ線と、
前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を制御する信号を供給する制御線を有する、Ｘ線画像検出装置。
【請求項２】
前記複数のＸ線画像検出器のうち少なくとも２つは、入射された連続Ｘ線のうち互いに異なる波長域のＸ線を検出する、請求項１に記載のＸ線画像検出装置。
【請求項３】
前記複数のＸ線画像検出器のうち１つのＸ線画像検出器における少なくとも１つの画素における検出素子の検出面は、他のＸ線画像検出器の対応する画素における検出素子の検出面と、前記Ｘ線の入射方向において部分的に重っている、請求項１又は２に記載のＸ線画像検出装置。
【請求項４】
前記複数のＸ線画像検出器のうち隣り合う２つのＸ線画像検出器の間に設けられ、一定の波長又は波長域のＸ線の透過を制限する遮蔽部材をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のＸ線画像検出装置。
【請求項５】
前記基板は、Ｘ線の入射する方向に凹む曲面を有し、
前記Ｘ線変換膜は、前記曲面に沿って形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のＸ線画像検出装置。
【請求項６】
前記複数のＸ線画像検出器のうち１つのＸ線画像検出器における少なくとも１つの画素の検出素子の検出面を貫くＸ線が、他のＸ線画像検出器における対応する画素における検出素子の検出面も貫くように、前記１つのＸ線画像検出器の検出素子の検出面と前記他のＸ線画像検出器の検出素子の検出面とが配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＸ線画像検出装置。
【請求項７】
前記Ｘ線画像検出器のそれぞれは、前記Ｘ線変換膜の前記一方の面に対向する他の面において、前記検出素子の検出面と対向する位置に設けられる対向電極を有し、
前記複数のＸ線画像検出器のうち１つのＸ線画像検出器における前記対向電極及び、他のＸ線画像検出器における前記対向電極に、それぞれ独立して電圧を供給する電源部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＸ線画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線を用いて画像を撮影する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
平面Ｘ線画像検出器(Flat Panel Detector : FPD)は、Ｘ線検出原理の違いにより、主に間接変換型と、直接変換型に大別される。間接変換型は、Ｘ線をシンチレータ（Scintillator）によって光に変換した後、フォトダイオードで光を電気信号に変換する方式である。直接変換型は、Ｘ線を、Ｘ線変換膜（X-ray photoconductor）によって直接電気信号に変換する方式である。直接変換型のＸ線変換膜では、入射したＸ線量に応じて、正孔と電子の対すなわち電荷が励起される。
【０００３】
例えば、医学、科学の分野においては、同時に複数の物質を測定する事が多い。そのため、試料を透過したＸ線の持つエネルギーを波長成分毎に分離する事は、標的とした物質を特定するのに有効である。しかし、ＦＰＤは、構造上、検出したＸ線の波長毎のエネルギーを検出するのが難しい。そこで、例えば、下記特許文献１には、波長の異なる複数の単色Ｘ線を含む多色Ｘ線を複数のＸ線検出器に通過させて、各Ｘ線検出器の検出強度から最上流側のＸ線検出器に入射する複数の単色Ｘ線の各強度又はその比率を演算することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８３９０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の構成では、多色Ｘ線が順次同時に通過するように、複数のＸ線検出器が積層される。各Ｘ線検出器は、例えば、Ｘ線変換膜としてのＣｓＩ膜と、ＣＣＤとを組み合わせた構成となる。この構成において、１つのＸ線検出器のＣｓＩ膜と、その隣のＸ線検出器のＣｓＩ膜との間には一定の距離が生じる。このように複数のＸ線変換膜の間に距離があるため、上流側のＸ線検出器におけるＸ線の検出位置と、下流側のＸ線検出器における同じＸ線の検出位置がずれやすくなる。そのため、積層するＸ線検出器の数を増やすと、Ｘ線画像の品質が劣化しやすくなる。その結果、Ｘ線検出器の数が制限されて設計自由度が低くなり、複数のＸ線検出器を用いた構成を有効に活用することが難しかった。そこで、本願は、複数のＸ線画像検出器を備えるＸ線画像検出装置の設計自由度を高めるための技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態におけるＸ線画像検出装置は、Ｘ線の入射方向において重なるように配置された複数のＸ線画像検出器を備える。前記Ｘ線画像検出器のそれぞれは、可撓性を有する材料で形成された基板と、前記基板に対して固定され、入射したＸ線量に応じた電荷又は可視光を発生させるＸ線変換膜と、前記Ｘ線変換膜の一方の面において配置される複数の画素それぞれに対応して設けられ、前記Ｘ線変換膜に接する検出面を有する検出素子と、前記複数の検出素子それぞれに接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続され、前記検出素子の検出面で収集される電荷又は可視光に基づく信号を、各画素におけるＸ線量を示す信号をとして伝達するデータ線と、前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を制御する信号を供給する制御線を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本願開示によれば、複数のＸ線画像検出器を含むＸ線画像検出装置の設計自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態１に係るＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。
【図２】図２は、Ｘ線画像検出器１の１画素の構成例を示す断面図である。
【図３】図３は、Ｘ線画像検出器１の１画素の等価回路を示す回路図である。
【図４】図４は、異なる波長域を検出する場合の例を説明するための図である。
【図５】図５は、実施形態２におけるＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。
【図６】図６は、画素電極４−１〜４−３付近を透過したＸ線の検出例を説明するための図である。
【図７】図７は、実施形態３におけるＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。
【図８】図８は、実施形態３におけるＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。
【図９】図９は、Ｘ線画像検出器ごとに異なる電圧を供給する場合の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施形態４におけるＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態５におけるＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、図１１に示すＸ線画像検出器１−１〜１−３の拡大図である。
【図１３】図１３は、間接変換型のＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。
【図１４】図１４は、Ｘ線画像検出装置の変形例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、Ｘ線画像検出装置の他の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の一実施形態におけるＸ線画像検出装置は、Ｘ線の入射方向において重なるように配置された複数のＸ線画像検出器を備える。前記Ｘ線画像検出器のそれぞれは、可撓性を有する材料で形成された基板と、前記基板に対して固定され、入射したＸ線量に応じた電荷又は可視光を発生させるＸ線変換膜と、前記Ｘ線変換膜の一方の面において配置される複数の画素それぞれに対応して設けられ、前記Ｘ線変換膜に接する検出面を有する検出素子と、前記複数の検出素子それぞれに接続されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続され、前記検出素子の検出面で収集される電荷又は可視光に基づく信号を、各画素におけるＸ線量を示す信号をとして伝達するデータ線と、前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子を制御する信号を供給する制御線を有する。
【００１０】
上記構成においては、複数のＸ線画像検出器は、それぞれ、可撓性を有する材料で形成された基板、すなわちフレキシブル基板に固定されるＸ線変換膜と、Ｘ線変換膜の一方の面に形成される検出素子、検出素子に接続されるスイッチング素子、データ線及び制御線を備える。そのため、従来の基板を用いたＸ線画素検出器に比べて、１つのＸ線画像検出器の厚みを薄くすることができる。すなわち、隣接する複数のＸ線画像検出器の検出面間の距離を小さくすることができる。また、可撓性を有する材料で形成された基板を用いるため、各Ｘ線画像検出器におけるＸ線の検出面を様々な形態に成型することが容易になる。その結果、複数のＸ線画像検出器におけるＸ線変換膜の厚み、複数のＸ線変換膜間の距離、Ｘ線画像検出器の数、Ｘ線変換膜の形状その他の構成要素の制限が緩くなる。すなわち、設計自由度が高くなる。可撓性を有する材料には、一定以上の力が加わると弾性変形又は塑性変形する材料が含まれる。
【００１１】
上記Ｘ線画像検出装置において、前記複数のＸ線画像検出器のうち少なくとも２つは、入射された連続Ｘ線のうち互いに異なる波長域のＸ線を検出する態様とすることができる。これにより、連続Ｘ線における異なる波長域のＸ線を、複数のＸ線画像検出器でそれぞれ検出することができる。連続Ｘ線は、連続したエネルギースペクトル(energy spectrum)を示すＸ線である。なお、Ｘ線画像検出装置の対象とするＸ線は、連続Ｘ線のみに限られず、特性Ｘ線を含む領域の連続Ｘ線も対象とすることができる。
【００１２】
上記構成において、前記複数のＸ線画像検出器のうち１つのＸ線画像検出器における少なくとも１つの画素における検出素子の検出面は、他のＸ線画像検出器の対応する画素における検出素子の検出面と、前記Ｘ線の入射方向において部分的に重っている構成とすることができる。すなわち、１つのＸ線画像検出器におけるある画素の検出素子の検出面は、他のＸ線画像検出器における対応する画素の検出素子の検出面と重なっている部分と、重なっていない部分を有する。これにより、複数のＸ線画像検出器の対応する画素を、Ｘ線の入射方向に対して互いにずらして配置することができる。そのため、１つのＸ線画像検出器で検出する場合よりも精度よくＸ線の検出位置を特定することができる。なお、検出素子の検出面は、Ｘ線変換部で入射するＸ線に応じて生成される電荷又は光を、Ｘ線変換部から直接受け取る領域とすることができる。検出素子は、直接変換型の場合は、Ｘ線変換部に接する画素電極とすることができ、間接変換型の場合は、Ｘ線変換部に接するフォトダイオード等の光電変換素子とすることができる。
【００１３】
上記Ｘ線画像撮影装置は、前記複数のＸ線画像検出器のうち隣り合う２つのＸ線画像検出器の間に設けられ、一定の波長又は波長域のＸ線の透過を制限する遮蔽部材をさらに備えることができる。これにより、遮蔽部材より上流のＸ線画像検出器で検出されるＸ線の波長域と、遮蔽部材より下流のＸ線画像検出器で検出されるＸ線の波長を異ならせることができる。
【００１４】
上記構成において、前記基板は、Ｘ線の入射する方向に凹む曲面を有し、前記Ｘ線変換膜は、前記曲面に沿って形成されてもよい。これにより、Ｘ線変換膜に入射するＸ線の角度を、Ｘ線の入射面において均一に近づけることができる。
【００１５】
上記構成において、前記複数のＸ線画像検出器のうち１つのＸ線画像検出器における少なくとも１つの画素の検出素子の検出面を貫くＸ線が、他のＸ線画像検出器における対応する画素における検出素子の検出面も貫くように、前記１つのＸ線画像検出器の検出素子の検出面と前記他のＸ線画像検出器の検出素子の検出面とを配置することができる。これにより、１つのＸ線画像検出器におけるＸ線の検出位置と、他のＸ線画像検出器における同じＸ線の検出位置とのずれを小さくすることができる。他のＸ線画像検出器における「対応する画素」は、例えば、前記１つのＸ線画像検出器の前記１つの画素の座標と同じ座標に対応する他のＸ線画像検出器の画素とすることができる。
【００１６】
前記Ｘ線画像検出器のそれぞれは、前記Ｘ線変換膜の前記一方の面に対向する他の面において、前記検出素子の検出面と対向する位置に設けられる対向電極を有することができる。その場合、前記Ｘ線画像検出装置は、前記複数のＸ線画像検出器のうち１つのＸ線画像検出器における前記対向電極及び、他のＸ線画像検出器における前記対向電極に、それぞれ独立して電圧を供給する電源部をさらに備えることができる。これにより、それぞれのＸ線画像検出器の構成に応じた適切な電圧でＸ線画像を検出することができる。
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
【００１８】
＜実施形態１＞
（Ｘ線画像撮影装置の構成）
図１は、実施形態１に係るＸ線画像撮影装置の構成例を示す断面図である。図１に示すＸ線画像撮影装置１０は、Ｘ線の入射方向Ｆにおいて重なるように配置された複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５（以下、特に区別しないときは、Ｘ線画像検出器１と総称する）を備える。複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５は、それぞれのＸ線変換膜３が互いに平行になるように、Ｘ線入射方向Ｆに重ねて積層される。前面のＸ線画像検出器１を透過したＸ線が、次のＸ線画像検出器１に入射するように、複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５が積層される。複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５の間には、間隔（空間）が設けられてもよいし、接着剤等が充填されてもよい。複数のＸ線画像検出器１−１〜１〜５の構成は厳密に同じでなくてもよい。
【００１９】
それぞれのＸ線画像検出器１は、フレキシブル基板５と、フレキシブル基板５に対して接着されたＸ線変換膜３を有する。Ｘ線変換膜３は、入射したＸ線量に応じた電荷を発生させる。Ｘ線変換膜３の一方の面には、複数の画素に対応する画素電極４が設けられる。画素電極４は、Ｘ線変換膜に接する検出面を有する。画素電極４は、検出素子の一例である。Ｘ線変換膜３の他方の面の複数の画素電極４と対向する位置に対向電極２が設けられる。対向電極２は、複数の画素電極４と対向する領域に一体的に設けられる。Ｘ線変換膜３の一方の面において、複数の画素は、例えば、格子状に配置され、行と列を有するマトリクスを形成することができる。
【００２０】
各画素電極４には、スイッチング素子の一例である薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor、以下ＴＦＴと称する。図１では図示を省略。）が設けられる。ＴＦＴには、データ線及び制御線が接続される。データ線は、画素電極それぞれにおける電荷に基づく信号を、各画素におけるＸ線量を示す信号をとして伝達する。制御線は、ＴＦＴを制御する信号を供給する。データ線は、第１の方向（例えば、画素のマトリクスの横（行）方向）に延びて、第１の方向に並ぶ複数の画素にＴＦＴを介して接続される。制御線は、第１の方向とは異なる第２の方向（例えば、画素のマトリクスの縦（列）方向）に延びて、第２の方向に並ぶ複数の画素にＴＦＴを介して接続される。なお、データ線は、ソース線又は信号線等と称することもでき、制御線は、ゲート線又は走査線と称することもできる。
【００２１】
図１に示す例では、複数のＸ線画像検出器１−１〜１〜５の対向電極２が互いに並列に接続されている。これにより、複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５の対向電極２に同じバイアス電極を印加することができる。或いは、各Ｘ線画像検出器１の対向電極２は、他のＸ線画像検出器１の対向電極２とは接続されない構成とすることができる。これにより、Ｘ線画像検出器１ごとに異なるバイアス電圧を対向電極２に印加することができる。また、Ｘ線画像検出器１それぞれのデータ線を介してＸ線量を示す信号を取り出すことができる。
【００２２】
図２は、Ｘ線画像検出器１の１画素の構成例を示す断面図である。図３は、Ｘ線画像検出器１の１画素の等価回路を示す回路図である。図２に示す例では、フレキシブル基板５上に形成されたＴＦＴ３２、電荷蓄積容量３１（画素電極４を含む）、制御線２３、及びデータ線２４が、１つの画素に含まれる。このように、フレキシブル基板５上に、制御線２３及びデータ線２４等を含む電極配線、並びに、電荷蓄積容量３１及びＴＦＴ３２を含む画素配列層を形成したものを、アクティブマトリクス基板１９と称することができる。このアクティブマトリクス基板１９上に、たとえば、a-SeやCdTeなどの光伝導性を有する半導体層であるＸ線変換膜３が接着される。Ｘ線変換膜３の上にバイアス電圧用の対向電極２（上部電極と称することもできる）が形成される。
【００２３】
図３に示すように、ＴＦＴ３２のゲートは制御線２３に、ソースはデータ線２４に、ドレインは画素電極４に、接続されている。画素電極４とこれに対向して設けられるＣＳ電極により電荷蓄積容量３１が形成される。
【００２４】
Ｘ線画像検出装置１０によるＸ線画像の撮影時において、各Ｘ線画像検出器１の対向電極２にバイアス電圧が印加される。撮影時において、Ｘ線源（図示せず）から放射されたＸ線は、被検体を経てＸ線変換膜３に入射する。Ｘ線変換膜３では、入射したＸ線量に応じた電荷、すなわち正孔と電子の対が光導電効果により発生する。発生した電荷は、Ｘ線変換膜３に印加されているバイアス電圧Ｖｈの極性に従って画素電極４に移動する。これにより、画素内の電荷蓄積容量３１に、入射したＸ線量に応じた量の電荷が蓄積される。すなわち、電荷蓄積容量３１とＸ線変換膜３とは、画素電極４を介して直列に接続された構造になっているので、対向電極２とＣＳ電極２５との間にバイアス電圧（Ｖｈ）を印加しておくと、Ｘ線変換膜３内で発生した電荷がそれぞれ＋電極側と−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量３１に電荷が蓄積される。
【００２５】
その後、フレキシブル基板５上の制御線２３が走査され、線順次に選択される。選択された制御線２３に接続されたＴＦＴ３２がＯＮ状態になり、電荷蓄積容量３１に蓄積された電荷が、データ線２３へ出力される。これにより、各画素の電荷情報をデータ線から読み出すことができる。制御線２３の端部には、例えば、制御線２３を順次選択するゲートドライバが接続される。データ線の端部には、例えば、増幅回路（ＣＳＡ：Charge Sensitive Amplifier）とＡ／Ｄコンバータが接続される。これにより、データ線を介して読み出された各画素の電荷情報は、デジタル信号に変換されて順次出力される。ここで、電極配線（制御線２３およびデータ線２４）、ＴＦＴ３２、及び電荷蓄積容量３１等は、すべてマトリクス状に設けられている。そのため、制御線２３に入力する信号を順次に走査することで、２次元的にＸ線の画像情報を得ることができる。
【００２６】
ここで、図２に示す構成の具体例を説明する。１つの画素において、フレキシブル基板５上に、金属膜（Ｔａ等）により制御線（ゲート線）２３及びＣＳ電極２５が設けられ、これらを覆うように絶縁層２６が形成される。絶縁層２６には、例えば、ＳｉＮｘ又はＳｉＯｘ等が用いられる。ゲート線２３の上のＴＦＴ３２のチャネル部となる領域には、半導体膜（i層）２７が設けられる。半導体膜（i層）２７の一方の端部は、データ線（ソース線）とのコンタクトを図る半導体膜（n+層）２８を介してソース線２４に接続される。半導体膜（i層）２７の他方の端部は、ドレイン電極とのコンタクトを図る半導体膜（n+層）２８を介してドレイン電極、すなわち画素電極４に接続される。これにより、ゲート線２３、ソース線２４及び画素電極４に接続されるスイッチング素子であるＴＦＴ３２が形成される。
【００２７】
上記の半導体膜２７、２８の材料は特定のものに限定されないが、例えば、酸化物半導体を含んでもよい。酸化物半導体は、例えば、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、亜鉛（Ｚｎ）および酸素（Ｏ）を主成分とするＩｎＧａＺｎＯｘを用いることができる。このＩｎＧａＺｎＯｘ、すなわちＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体は、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの三元酸化物であって、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎの割合（組成比）は特に限定されない。例えば、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝２：２：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１、Ｉｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：２等であってもよい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体を含む半導体膜２７、２８を有するＴＦＴ１８を検出器８に用いることにより、検出器８の消費電力を削減することが可能になる。また、アクティブマトリクス基板１９の設計の自由度を高めることができる。
【００２８】
なお、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体は、アモルファスでもよいし、結晶質部分を含み、結晶性を有していてもよい。また、半導体膜２７、２８は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体の代わりに、他の酸化物半導体を含んでいてもよい。具体的には、半導体膜２７、２８は、例えば、Ｚｎ−Ｏ系の半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系の半導体（ＩＺＯ（登録商標））、Ｚｎ−Ｔｉ（チタン）−Ｏ系の半導体（ＺＴＯ）、Ｃｄ（カドミウム）−Ｇｅ（ゲルマニウム）−Ｏ系の半導体、Ｃｄ−Ｐｂ（鉛）−Ｏ系の半導体、ＣｄＯ（酸化カドミウム）−Ｍｇ（マグネシウム）−Ｚｎ−Ｏ系の半導体、Ｉｎ−Ｓｎ（錫）−Ｚｎ−Ｏ系の半導体（例えば、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２−ＺｎＯ）、Ｉｎ−Ｇａ（ガリウム）−Ｓｎ−Ｏ系の半導体等を含んでもよい。
【００２９】
ＴＦＴ３２の上には、絶縁層３４が設けられる。画素電極４は、ＴＦＴ３２のドレイン電極からＣＳ電極２５の上に延びて形成される。画素電極４には、ＩＴＯ等の透明電極を用いることもできる。画素電極４により電荷蓄積容量３１を形成することができる。ＴＦＴ３２及び画素電極４を覆うようにＸ線変換膜３が画素領域全体に渡って設けられる。
【００３０】
Ｘ線変換膜３として、例えば、アクティブマトリクス基板１９の上に蒸着法を用いてＳｅのアモルファス膜を、約０．３ｍｍの厚みで形成することができる。Ｘ線変換膜３の上に、金属（Ｔｉ、Ａｇ等）によって対向電極２が形成される。Ｘ線変換膜３と対向電極２の間に、さらに、ＡｌＯｘの薄い絶縁層等からなる電子阻止層を形成してもよい。
【００３１】
上記例において、フレキシブル基板５は、可撓性を有する板状の部材で形成される。例えば、力を加えることにより塑性変形又は弾性変形ができる程度の剛性及び厚みを持つ板材でフレキシブル基板５を形成することができる。フレキシブル基板５の厚みは、特に限定はないが、例えば、０．３ｍｍ未満とすることができる。典型的には、０．５００ｍｍ〜０．０１０ｍｍの厚みでフレキシブル基板５を形成することができる。フレキシブル基板５の材料として、例えば、有機材料であるプラスチックフィルム、極薄板ガラス、又はステンレス等を用いることができる。有機材料の例として、ＰＥＮ（ポリエチレン２，６ナフタレート）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ＣＯＳ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリイミド、アラミド、バイオナノファイバ等が挙げられる。或いは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、セルローストリアセテート（ＣＴＡ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ノボルネン系樹脂、又は、アリルエステル樹脂等の合成樹脂を、フレキシブル基板５の材料として用いることができる。フレキシブル基板５が成型可能な程度であれば、フレキシブル基板５の剛性は特に限定されない。目安として、例えば、弾性率（ヤング率）が５０Ｇｐａより小さい材料を、フレキシブル基板５に用いることができる。なお、フレキシブル基板５の材料は、特定のものに限定されない。また、フレキシブル基板５には、絶縁膜、ガス（水分や酸素等）バリア性を確保するためのバリア膜、平坦性あるいは電極等との密着性を向上するための付加膜、適度な剛性を確保するための補強層、その他必要な層を設けることができる。
【００３２】
（本実施形態の効果）
上記例では、フレキシブル基板５に、画素電極、Ｘ線変換膜、及び対向電極を形成したＸ線画像検出器を１つのユニットとして、このユニットを複数重なる構成である。ここで、フレキシブル基板５の材料は、可撓性を有するような厚みと剛性を持つ。そのため、フレキシブル基板５は柔軟性を有して薄いものとなる。この構成においては、従来のＦＰＤを積層する場合に比べて各ユニットの厚みを薄くすることができる。そのため、多くのユニットを積層することが可能になる。
【００３３】
また、ユニットの薄型化により、積層する複数のＸ線画像検出器１のＸ線変換膜３間の距離を短くすることができる。これにより、例えば、Ｘ線管から生成された放射状に広がったＸ線による画像のぼけや、画像の拡大を抑える事が可能となる。すなわち、従来のＦＰＤを積層すると、画像のぼけや拡大等の品質に影響がでるため、従来のＸ線画像検出装置は、１台のＦＰＤで構成することが好ましかった。これに対して、本実施形態のＸ線画像検出装置では、画像品質劣化の問題による制約を受けずに、各Ｘ線画像検出器１の数や、Ｘ線変換膜の厚み等の構成を自由に設計することが容易になる。
【００３４】
例えば、従来のように１台のＦＰＤでＸ線画像検出装置を構成する場合、Ｘ線変換膜における電子と正孔のドリフト長を考慮して、Ｘ線変換膜の膜厚を制限しなければならなかった。これに対して、本実施形態では、複数のＸ線画像検出器１を設けることで、各Ｘ線画像検出器１のＸ線変換膜３の膜厚は薄くしながらも、複数のＸ線画像検出器１のＸ線変換膜３の膜厚の合計を、必要に応じて調整することができる。Ｘ線変換膜の膜厚の合計を、ドリフト長による制限を受けずに決定することができる。
【００３５】
また、Ｘ線変換膜の合計の膜厚は同じでも、Ｘ線画像検出装置の数を増やすことで、検出可能なＸ線のレンジを広げることができる。Ｘ線変換膜における電子と正孔の移動はＸ線変換膜を構成する物質の移動度、寿命（緩和時間）、物質を貫く電場の積に依存する。例えば、Ｘ線変換膜において、入射Ｘ線の強度が小さく、電場が弱い場合は、Ｘ線量に応じた電子又は正孔を画素電極に蓄積できない場合がある。すなわち、強度が小さい入射Ｘ線による電荷を画素電極に蓄積するためには、画素電極とＸ線変換膜を挟んで対向する対向電極に、高いバイアス電圧をかける必要がある。
【００３６】
一方、入射Ｘ線が強すぎる場合、画素内の電荷蓄積容量で電荷の飽和が起こり、測定不可能となる。また、Ｘ線は電磁波の中でも比較的透過率が高いため、薄いＸ線変換膜を用いると入射Ｘ線の全てを吸収できず、厚いＸ線変換膜を用いると、寿命により電子、正孔が消滅してしまう場合がある。このような事情により、バイアス電圧やＸ線変換膜の厚みを調整しても、１つのＸ線変換膜で検出できるＸ線のレンジには限界がある。
【００３７】
本実施形態では、複数のＸ線変換膜３がＸ線の入射方向に重なるように配置される。そのため、入射Ｘ線は最前面のＸ線画像検出器１−１で検出され、Ｘ線画像検出器１−１を透過したＸ線は、下流のＸ線画像検出器１−２で検出され、かつ透過する。透過したＸ線は、さらに下流のＸ線画像検出器１−３で検出され、透過する。ということが、最下流のＸ線画像検出器１まで、または、Ｘ線が全て吸収されるまで続くことになる。
【００３８】
ここで、入射Ｘ線が一つのＸ線画像検出器１を透過すると、Ｘ線画像検出器１の材料自体のＸ線遮蔽率によって、透過Ｘ線の強度は、入射Ｘ線の強度よりも小さくなる。本実施形態の構成によれば、入射Ｘ線が強く、上流のＸ線画像検出器１−１で飽和した場合でも、下流のＸ線画像検出器１−２、１−３、…で検出する事が可能である。多くのＸ線の吸収はＸ線変換膜の表面付近で起こる。そのため、複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５のＸ線変換膜の合計と同じ変換膜厚を持つ１つのＸ線変換膜を備えた検出器と比較すると、Ｘ線画像検出器１−１〜１−５の方が、実用上幅広いレンジでＸ線画像を撮影する事が可能となる。
【００３９】
すなわち、本実施形態では、エネルギーの高すぎるＸ線を入射した場合でも、上流側のＸ線画像検出器１によりＸ線が減衰し、減衰したＸ線を下流のＸ線画像検出器１で捉える事ができる。エネルギーの低すぎるＸ線が入射した場合は、１枚のＸ線変換膜３が薄いため、低い電圧で検出ができる。これにより、ダイナミックレンジの広いＸ線平面検出器が実現できる。
【００４０】
また、本実施形態では、複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５のうち少なくとも２つは、入射された連続Ｘ線の互いに異なる波長域のＸ線を検出する態様とすることができる。例えば、複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５のうち上流側の２以上のＸ線画像検出器１のＸ線変換膜３のＸ線入射方向における厚みを、下流のＸ線画像検出器１で検出すべき波長領域の侵入長に応じて設定することができる。これにより、入射した連続Ｘ線のうち異なる波長域のＸ線を検出することができる。
【００４１】
図４を参照して、連続Ｘ線の異なる波長域を検出する場合の具体例を説明する。図４に示す構成は、図１に示すＸ線画像検出装置１０と同じである。一例として、ある波長域のＸ線を、上流から３番目のＸ線画像検出器１−３で検出したい場合について説明する。この場合、Ｘ線画像検出器１−３よりも上流（前面）のＸ線画像検出器１−１、１−２のＸ線変換膜層３の厚みＴ１、Ｔ２の合計（Ｔ１＋Ｔ２）を、Ｘ線画像検出器１−３で検出すべき波長領域に含まれる連続Ｘ線の侵入長未満の厚みで構成する。すなわち、Ｘ線画像検出器１−３で検出すべきＸ線の波長より長い波長を持つＸ線が、上流で吸収されるようにＸ線画像検出器１−１、１−２の厚みを設定する。これにより、Ｘ線画像検出器１−３で検出したい波長域のＸ線Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５がＸ線画像検出器１−３のＸ線変換膜３に到達し、それより長い波長域のＸ線Ｘ１、Ｘ２は、Ｘ線画像検出器１−１、１−２で減衰する。そのため、Ｘ線画像検出器１−３で所望の波長域のＸ線Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５が検出できる。
【００４２】
図４に示す例では、エネルギーの高いＸ線は物質のより深くまで侵入する事を利用し、下流のＸ線画像検出器１では入射時点でエネルギーの高かったＸ線が検出される。つまり、Ｘ線画像検出器１ごとに検出するＸ線の波長又は波長域を異ならせることができる。そのため、連続Ｘ線に含まれる複数の波長成分を同時に検出する事が可能になる。これにより、画素ごとに検出されたＸ線のエネルギーの波長成分の分解ができる。その結果、例えば、透過率の異なる測定対象物を一度に撮影する事が可能になる。
【００４３】
このように、上記実施形態のＸ線画像検出装置は、連続Ｘ線を用いた撮影に用いる事が可能である。また、検出したい波長域のＸ線侵入長に合わせてＸ線変換膜層の厚みを変化させて構成する事が可能である。このように、Ｘ線画像検出器１のＸ線変換膜の厚みを調整することで、入射した連続Ｘ線に対して、例えば、層の数だけエネルギーの分解を行う事ができる。また、特性Ｘ線を含む波長域の連続Ｘ線も対象にすることができる。
【００４４】
＜実施形態２＞
図５は、実施形態２におけるＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図５に示す例では、複数のＸ線画像検出器１−１〜１−３において、１つのＸ線画像検出器１−１における少なくとも１つの画素の画素電極４の検出面は、他のＸ線画像検出器１−２、１−３における対応する画素の画素電極４の検出面と、Ｘ線の入射方向ｆにおいて部分的に重なっている。なお、本実施形態では、画素電極４の検出面は、Ｘ線変換膜３に接する部分を指している。
【００４５】
例えば、最も上流側のＸ線画像検出器１−１の画素電極４−１と、上流から２番目のＸ線画像検出器１−２の対応する画素電極４−２は、Ｘ線の入射方向ｆに垂直な方向（本例では検出面と平行な方向）にずれている。これにより、画素電極４−１と画素電極４−２とは、Ｘ線の入射方向ｆにおいて一部が重なり、他の部分が重なっていない状態になっている。Ｘ線画像検出器１−２の画素電極４−２と、この下流のＸ線画像検出器１−３の画素電極４−３も同様に、一部が重なっている。画素電極４−１と画素電極４−３も、重なる部分と重ならない部分とを有している。同じ座標の対応する画素電極４−１〜４−３を、Ｘ線入射方向において重ならないように配置する事によって、解像度の向上が見込まれる。
【００４６】
本実施形態では、１つのＸ線画像検出器１の画素中心が、隣接する他のＸ線画像検出器１の画素中心に対して、ＴＦＴのマトリクス平面上で任意の方向に特定量だけずらして配置される。これらの複数のＸ線画像検出器１で検出されたＸ線画像を画像処理することによって、擬似的に高解像度を得る事ができる。図６は、画素電極４−１〜４−３付近を透過したＸ線の検出例を説明するための図である。図６に示す例では、Ｘ線画像検出器１−１〜１−３の検出面に垂直な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直行する軸をＸ軸及びＹ軸としている。図６に示すように、１番目のＸ線画像検出器１−１の画素電極４−１を透過したＸ線は、２番目のＸ線画像検出器１−２に入射する。画素電極４−１のＸＹ平面における位置に対して、画素電極４−２のＸＹ平面における位置はＸ方向にΔｘだけずれている。画素電極４−１を透過したＸ線が、画素電極４−２でも検出されるか否かは、画素電極４−１と画素電極４−２とのずれの量Δｘと、Ｘ線の入射位置に依存する。そのため、Ｘ線のＸ方向における入射位置を、画素電極４−１のＸ方向の長さより細かい精度で検出することができる。
【００４７】
図６に示す例では、３つの画素電極４−１〜４−３は、画素電極のＸ方向の長さの約３分の１ずつＸ方向にずれて配置される。すなわち、Δｘは、画素電極のＸ方向の長さの約３分の１である。そのため、Ｘ方向の解像度を約３倍にすることができる。ここでは、１つの画素電極をＸ方向において約３等分した仮想的な画素を設定する。画素電極４−１〜４−３周辺の仮想的な画素をａ〜ｇとする。画素ｄの位置に入射したＸ線Ｘ１は、画素電極４−１、４−２、４−３を透過する。そのため、Ｘ１の到達回数が１回の場合、画素電極４−１、４−２、４−３でそれぞれ１回ずつ検出される。仮想的な画素群（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ）における検出回数は、図６のように、画素電極４−１では（０１１１０００）、４−２では（００１１１００）、４−３では（０００１１１０）となる。これらを足すと、（０１２３２１０）の検出回数の並びを得ることができる。また、画素ｃの位置にＸ線が１回到達した場合は、（１２３２１００）となる。画素ｄと画素ｃの両方にＸ線が１回ずつ到達した場合は、これらを重ね合わせて（０１２３２１０）＋（１２３２１００）＝（１３５５３１０）の検出回数の並びとなる。Ｙ方向についても、同様に、画素電極４−１〜４−３をＹ方向にずらして配置することで検出回数の並びを得ることができる。このように、複数の仮想的な画素での検出回数の重ね合わせとして表わされる検出回数の２次元の並びに対して、例えば、２次元のピークフィッティングをすることで仮想的な画素それぞれにおける到達回数を計算することができる。現実にはＸ線は画素電極４−１および４−２を通過した段階で遮蔽される可能性がある為、検出回数の並びを得る前に、Ｘ線の吸収に基づいてこれを補正するとより精度を高める事ができる。
【００４８】
一例として、Ｘ方向の位置がｘｉである仮想的な画素においてＸ線ｉがｎｉ回到達した場合の、任意の仮想的な画素中のＸ方向の位置ｘにおける検出回数ｍｉは、ｘの関数として下記式（１）で表すことができる。
｜ｘ−ｘｉ｜≦２Δｘの時
ｍｉ（ｘ）＝（３ｎｉ）（１−｜｛１／(３Δｘ）｝×（ｘ−ｘｉ）｜）
２Δｘ＜｜ｘ−ｘｉ｜の時
ｍｉ（ｘ）＝０     ――（１）
上記式（１）において、Δｘは、仮想的な画素のＸ方向におけるサイズ(４−２と４−１のずれ量)である。ｘｉ及びｘはΔｘ刻みの不連続量である。 “｜｜”の記号は絶対値を示す。
【００４９】
上記式（１）によれば、ｘｉにおいてＸ線がｎｉ回到達した場合のｘｉとその周辺の仮想的な画素（ｘｉ−２Δｘ、ｘｉ−Δｘ、ｘｉ、ｘｉ＋Δｘ、ｘｉ＋２Δｘ）における検出回数ｍｉは、（（１ｎｉ）、（２ｎｉ）、（３ｎｉ）、（２ｎｉ）、（１ｎｉ））となる。
【００５０】
ここで画素領域全体での検出回数をＭとすると、全ての位置でのＸ線の到達に対し、上記式（１）を用いて以下の式（２）で表わす事ができる。
Ｍ（ｘ）＝Σｍｉ（ｘ）＋ｍ０       ――（２）
ここで、Σは数列の和を表わす記号であり、全てのｉに対する総和を取る事を示している。ｍ０はノイズなどのそれ以外の誤差成分が含まれるオフセットの成分に相当する定数である。
【００５１】
複数の画素へ到達したＸ線に基づく検出回数の並びは上記式（１）で示される関数の重ね合わせとして上記式（２）で表す事ができる為、例えば、非線型最小二乗法（反復法）を用いると、それぞれの仮想的な画素におけるＸ線ｉの到達回数ｎｉの値を算出することができる。なお、フィッティングに用いる関数は上記式（１）に限られず、例えば、ガウス関数などの一般的なピークの関数を用いて近似する事もできる。
【００５２】
図５に示すように３枚のＸ線画像検出器１−１〜１−３を重ねた構成の場合、１つの軸（例えば、ｘ軸）に対して解像度の３倍の情報量を持つ様になる。本実施形態の構成では、Ｘ線画像検出器１は複数枚重ねて設置されるため、実質的に１つのＸ線画像検出器の解像度を超えて、より精度よく入射光の位置を特定する事ができる。
【００５３】
なお、本実施形態におけるＸ線画像検出器１それぞれの詳細な構成は、実施形態１と同様にすることができる。また、本実施形態においての、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
図５に示す例では、下流のＸ線画像検出器の画素電極４−２、４−３は、下流に行くに従って１の向き（ｘ軸の正方向）へずれている。しかし、画素電極のずれる方向は、１つの向きに限られない。例えば、画素電極４−２と画素電極４−３は、画素電極４−１に対して、互いに逆向きにずれてもよい。すなわち、画素電極のずれる向きを互い違いにすることができる。また、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ特定量だけ画素電極をずらすこともできる。これにより、ｘ方向の解像度及びｙ方向の解像度を高めることができる。
【００５５】
図５に示す例では、１つのＸ線画像検出器１における全ての画素電極が、他のＸ線画像検出器１の画素電極に対してずれている。これに対して、１つのＸ線画像検出器１における画素電極のうち少なくとも一部の画素電極が、他のＸ線画像検出器１の画素電極に対してずれることでも上記効果を得ることができる。
【００５６】
＜実施形態３＞
図７及び図８は、実施形態３におけるＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図７に示すＸ線画像検出装置では、Ｘ線変換膜３の厚さＴ１，Ｔ２が異なる複数のＸ線画像検出器１−１、１−２が、Ｘ線入射方向に積層される。また、隣り合う２つのＸ線画像検出器１−１、１−２の間に、一定の波長又は波長域のＸ線の透過を制限する遮蔽部材３７が設けられる。図７に示すＸ線画像検出器１それぞれの詳細な構成は、実施形態１と同様にすることができる。
【００５７】
図７に示すように、複数のＸ線変換膜３の膜厚を異ならせることで、複数のＸ線変換膜３それぞれにおいて検出するＸ線の波長域を制御することができる。或いは、複数のＸ線変換膜３の膜厚を異ならせる代わりに、複数のＸ線変換膜３の材料を異ならせることもできる。これによっても、複数のＸ線変換膜３それぞれにおいて検出するＸ線の波長域を制御することができる。
【００５８】
また、遮蔽部材３７により、不要な波長域のＸ線を除去することができる。或いは、遮蔽板３７を、特定の波長域のＸ線を遮断することで、下流で検出したい波長域のＸ線をより正確に取り出すのに利用することもできる。
【００５９】
例えば、波長域ｘ１のＸ線は、上流側のＸ線画像検出器１−１で略遮断されるようＸ変換膜３の膜厚Ｔ１を設定することができる。さらに、遮蔽膜３７で波長域ｘ２のＸ線と、波長域ｘ３のＸ線が略遮蔽されるように、遮蔽膜３７の膜厚が設定される。これにより、波長域ｘ１、ｘ２、ｘ３の外側の波長域ｘ４のＸ線が、Ｘ線画像検出器１−２で検出される構成とすることができる。
【００６０】
各Ｘ線変換膜に印加されるバイアス電圧（対向電極２の電圧）は、ぞれぞれのＸ線画像検出器１において検出すべきＸ線のエネルギーに応じて設定することができる。この場合、複数のＸ線画像検出器１−１、１−２におけるＸ線変換膜のバイアス電圧は、互いに異なることが多い。
【００６１】
一例として、Ｘ線画像検出器１−１における対向電極２及び、他のＸ線画像検出器１−２における対向電極２に、それぞれ独立して電圧を供給する電源部を備えることができる。図９は、Ｘ線画像検出器ごとに異なる電圧を供給する場合の構成例を示す図である。図９に示す例では、Ｘ線画素検出器１−１、１−２それぞれにおいて、画素ごとに、Ｘ線変換膜３に接する画素電極４と、画素電極４を介してＸ線変換膜３から受け取った電荷を蓄積する電荷蓄積容量３１と、蓄積した電荷の出力を制御するＴＦＴ３２が設けられる。ＴＦＴ３２のドレイン端子は画素電極４に、ゲート端子３２ｇは制御線２３（図３参照）に、ソース端子３２ｓはデータ線２４（図３参照）に接続される。これらの画素電極４、電荷蓄積容量３１、ＴＦＴ３２、制御線２３、データ線２４は、上記実施形態と同様に、フレキシブル基板５に形成することができる。また、複数の画素電極４とＸ線変換膜３を挟んで対向する位置に、対向電極２が一体的に形成される。
【００６２】
図９に示す例では、Ｘ線画像検出器１−１、１−２それぞれにおいて、対向電極２に対してバイアス電圧を供給する電源部７−１、７−２が設けられる。これにより、Ｘ線画像検出器１−１における対向電極２及び、Ｘ線画像検出器１−２における対向電極２に、それぞれ独立して電圧を供給することができる。例えば、Ｘ線画像検出器１−１の撮影時のバイアス電圧Ｖｈ−１と、Ｘ線画像検出器１−２の撮影時のバイアス電圧Ｖｈ−２とは異なる態様とすることができる。例えば、Ｘ線変換膜３の膜厚に応じて適切なバイアス電圧を設定することができる。図９に示す例では、Ｘ線画像検出器１−２のＸ線変換膜３の膜厚は、Ｘ線画像検出器１−１のＸ線変換膜３の膜厚より小さいので、例えば、Ｘ線画像検出器１−２のバイアス電圧Ｖｈ−２を、Ｘ線画像検出器１−１のバイアス電圧Ｖｈ−１より小さく（Ｖｈ−１＞Ｖｈ−２）することができる。このように、膜厚に比例してバイアス電圧を高くすることができる。
【００６３】
また、暗電流(漏れ電流)による影響を小さくしたい場合に、それに応じてバイアス電圧を低くすることもできる。また、上流では、下流に比べて、電子(キャリア)の発生量が多い為、電荷の飽和が起きやすい傾向がある。電荷の飽和を起きにくくするため、上流に行くほど電圧を低く設定することもできる。他の例として、複数のＸ線画像検出器１−１と１−２の変換膜に異なる材料が使用されている場合に、より電子(キャリア)の動く平均自由行程の長い材料を用いている方のバイアス電圧を低くすることもできる。キャリアの検出量は、Ｘ線入射量、波長、物性（移動度、寿命）、膜厚、及び電圧等によって変化する傾向がある。そのため、上記例のように、変換膜の電圧の設定により、キャリアの検出量を調節することができる。
【００６４】
本実施形態では、Ｘ線変換膜３の厚み、Ｘ線変換膜３の材料、又は、Ｘ線画像検出器１間の遮蔽部材３７によって、入射した連続Ｘ線に含まれる波長域の異なるＸ線を、異なるＸ線画像検出器１でそれぞれ検出することができる。すなわち、Ｘ線エネルギーの分解レンジを制御することが可能になる。
【００６５】
例えば、それぞれの検出器で特定のＸ線のエネルギー分布を知りたい場合に有効である。図８に示す例では、Ｘ線源から放射して測定対象物３６を透過して検出されたＸ線は、前面（最も上流）に設置されたＸ線画像検出器１−１のＸ線変換膜３で検出される。Ｘ線画像検出器１−１を透過したＸ線のうち低いエネルギーのものを遮蔽部材３７により遮蔽する。遮蔽部材３７を透過したＸは、さらに下流（後部）に設置されたＸ線画像検出器１−２で検出される。
【００６６】
この構成において、測定対象物３６を透過して検出されたＸ線のうち、エネルギーの波長成分が３０ｋｅＶ以上となるＸ線と、入射した連続Ｘ線の全体のエネルギーの両方を知りたい場合について説明する。この場合、前面（最も上流）に設置されたＸ線画像検出器１−１のＸ線変換膜３の膜厚を、エネルギーの波長成分が３０ｅＶ付近となるＸ線の侵入長に合わせて調整する。この例では、Ｘ線画像検出器１−１のＸ線変換膜３の厚みは、エネルギーの波長成分が３０ｅＶ付近となるＸ線の侵入長より小さく設定することができる。これにより、Ｘ線画像検出器１−１に入射した連続Ｘ線のうち、３０ｅＶ付近のエネルギーの波長成分を含んでいるＸ線は透過し、このエネルギーに対応する波長より長い波長のＸ線は透過されないようにすることができる。入射した連続Ｘ線の全体のエネルギーがＸ線画像検出器１−１で検出される。また、Ｘ線画像検出器１−１を透過したＸ線のうち波長成分として３０ｅＶ付近よりも低いエネルギーのものを遮蔽部材３７により遮蔽する。これにより、Ｘ線画像検出器１−２では、３０ｅＶ以上の波長のＸ線が検出される。
【００６７】
＜実施形態４＞
図１０は、実施形態４におけるＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図１０に示す例では、Ｘ線画像検出器１−１〜１−３のフレキシブル基板５は、Ｘ線の入射する方向ｆに凹む曲面を有する。Ｘ線変換膜３は、この曲面に沿って形成される。すなわち、Ｘ線変換膜３も、Ｘ線に入射する方向ｆに凹む曲面を有する。図１０に示す例では、フレキシブル基板５の中央部が最も凹んでおり、中央部からフレキシブル基板５の周縁に近づくにつれて凹みが浅くなっている。Ｘ線変換膜３もフレキシブル基板５に沿って、中央部が最も凹み、中央から周縁へ近づくについて凹みが浅くなっている。これにより、Ｘ線変換膜３の中央部におけるＸ線の入射角度と、周辺部におけるＸ線の入射角度をともに０度に近づけることができる。
【００６８】
また、図１０に示す例では、線源６を通るＸＺ平面の断面におけるフレキシブル基板５の曲面の形状は、円弧状になっている。この円弧が形成する仮想円の中心付近に、Ｘ線源６を配置することができる。これにより、Ｘ線源６からＸ線変換膜３の入射面までの距離を均一にすることができる。なお、ＸＹ平面における曲面の断面形状は、同様に円弧状であってもよいし、直線状であってもよい。例えば、フレキシブル基板５の曲面を球面状にすることで、Ｘ線変換膜３の検出面も球面状にすることができる。
【００６９】
このように、本実施形態では、入射Ｘ線に対してＸ線変換膜３の検出面が垂直になるように、フレキシブル基板５及びＸ線変換膜３が曲がった状態で形成される。これにより、Ｘ線がＸ線源６から放射されてＸ線変換膜３の検出面に達するまで距離を、検出面全体にわたって略一定とすることができる。これにより、検出範囲から漏れ出るＸ線量が少なくなる。また、Ｘ線源は点光源でない場合であっても、フレキシブル基板５の成形容易性を生かして、装置構成にあった形状のＸ線変換膜３を作成することができる。例えば、Ｘ線源６から放射されたＸ線が、Ｘ線変換膜３の検出面のどの位置でも、検出面に垂直に、すなわち、入射角が０度に近づくように、フレキシブル基板５及びＸ線変換膜３の成形することができる。
【００７０】
Ｘ線源６から放射されるＸ線を受けるＸ線変換膜の検出面が平面である場合、画素ごとにＸ線源６からの距離が異なる。Ｘ線量は距離の二乗に反比例することから、検出面の中央部の画素に比べて、周辺部の画素で得るＸ線のエネルギーは少なくなってしまう。撮影される像も周辺部になるほど入射角が大きくなるため、像が引き伸ばされてしまい、解像度が落ちる傾向にある。本実施形態では、Ｘ線源６と各Ｘ線画像検出器１の画素の距離が検出面全体にわたって一定になるように、Ｘ線画像検出器１を構成することができる。その結果、画素の座標に依存しない、一定の像を得る事ができる。
【００７１】
なお、本実施形態におけるＸ線画像検出器１それぞれの詳細な構成は、上記のＸ線の入射する方向へ凹む形状を除けば、実施形態１と同様にすることができる。
【００７２】
＜実施形態５＞
図１１は、実施形態５におけるＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図１２は、図１１に示すＸ線画像検出器１−１〜１−３の拡大図である。図１１及び図１２に示す例では、Ｘ線画像検出器１−１において、ある画素に対応する画素電極４ａ―１の検出面を貫くＸ線が、他のＸ線画像検出器１−２、１−３において、この画素に対応する画素の画素電極４ａ−２、４ａ−３の検出面も貫くように、Ｘ線画像検出器１−１の画素電極４と他のＸ線画像検出器１−２、１−３の画素電極４が配置される。
【００７３】
図１１及び図１２に示す例では、Ｘ線画像検出器１−１における画素に対して、下流側のＸ線画像検出器１−２、１−３の画素は、入射Ｘ線の放射状の広がり度合いに応じて広がった位置に配置される。例えば、のＸ線画像検出器１−２、１−３の画素群は、Ｘ線画像検出器１−１における画素群よりも、配置領域及び大きさを広くすることができる。すなわち、入射Ｘ線に対して、像の広がりを少なくするようにＸ線変換膜３及び画素が配置される領域を変化させることができる。
【００７４】
Ｘ線源６から放射されたＸ線がＸ線画像検出装置へ入射する場合、Ｘ線変換膜３の検出面が平面だと、Ｘ線源６から離れるほど像が拡大されて表示される。そのため、この場合に、Ｘ線画像検出器１間の距離を最大限に小さくしたとしても、複数のＸ線画像検出器１−１、１−２、１−３で検出される像の大きさを常に同じに保つことが難しい。そのため、複数のＸ線画像検出器に撮影されるＸ線像は、厳密には表示領域に対してそれぞれ異なる範囲のものになることが多い。そこで、本実施形態では、Ｘ線画像検出装置は、Ｘ線源６から放射され入射するＸ線の広がりの幅に沿うように、順次大きさを変えたＸ線画像検出器１−１、１−２、１−３を配置する。すなわち、Ｘ線源６から放射されたＸ線を、それぞれのＸ線画像検出器１−１〜１−３で同じ座標として表示されるように構成される。そのため、Ｘ線画像検出器１ごとの表示範囲のずれを抑えることができる。これにより、複数のＸ線画像検出器１−１、１−２、１−３で得られる像の大きさを互いに近づけることができる。
【００７５】
なお、Ｘ線源６は、図１１に示すように、点光源でなくてもよい。また、本実施形態におけるＸ線画像検出器１それぞれの詳細な構成は、上記のＸ線の入射する方向へ凹む形状を除けば、実施形態１と同様にすることができる。
【００７６】
（変形例）
以上、実施形態について説明したが、本発明の実施形態は、上記実施形態１〜５に限られない。上記例では、フレキシブル基板５とＸ線変換膜３との間にＴＦＴ３２、画素電極４、制御線２３、データ線２４が設けられる構成であるが、この構成に限られない。例えば、Ｘ線変換膜３のフレキシブル基板５の側の面に対向電極２を設けて、Ｘ線変換膜３の対向電極２側の面と対向する面に、ＴＦＴ３２、画素電極４、制御線２３、データ線２４することができる。この場合、フレキシブル基板５に対向電極２及びＸ線変換膜３を形成し、Ｘ線変換膜３の上に、ＴＦＴ３２、画素電極４、電荷蓄積容量３１、制御線２３、及びデータ線２４を形成する構成でもよい。
【００７７】
また、上記例は、直接変換型のＸ線画像検出装置であるが、間接変換型のＸ線画像検出装置にも、本発明を適用することができる。間接変換型の場合、Ｘ線変換膜３は、入射したＸ線量に応じた可視光を発生させるシンチレータ膜とすることができる。シンチレータ膜は、例えば、ＣｓＩ膜等を用いることができる。検出素子は、フォトダイオードとなる。
【００７８】
図１３は、間接変換型のＸ線画像検出装置の構成例を示す断面図である。図１３に示す例では、複数のＸ線画像検出器１−１〜１−３のそれぞれにおいて、Ｘ線変換膜としてのシンチレータ膜３ａの一方の面に、複数の画素それぞれに対応するフォトダイオード４ａが配置される。図示しないが、フォトダイオード４ａには、電荷蓄積容量とＴＦＴが接続される。ＴＦＴには、制御線及びデータ線が接続される。これらの電荷蓄積容量、ＴＦＴ、制御線及びデータ線の構成は、上記実施形態と同様の構成とすることができる。フォトダイード４ａは、シンチレータ膜３ａで発光した光を受けて、受光量に応じた電荷を発生させる。この電荷は、電荷蓄積容量に蓄積される。制御線の制御信号に基づくＴＦＴの動作により、電荷蓄積容量の電荷に基づく信号が、ＴＦＴ及びデータ線を介して出力される。これにより、画素ごとの受光量に応じた電荷に基づく信号が、各画素のＸ線量を示す信号として、出力される。
【００７９】
上記構成において、各Ｘ線画像検出器は、可撓性を有するフレキシブル基板５を備えるが、複数のＸ線画像検出器を重ねたＸ線画像検出装置自体は可撓性を有する必要はない。例えば、Ｘ線画像検出器１のそれぞれにおいて、フレキシブル基板５より剛性の高い基板（一例として、ガラス基板等）がフレキシブル基板５に貼り付けられてもよい。図１４に示す例では、Ｘ線画像検出器１−１〜１−５それぞれにおいて、フレキシブル基板５は、より剛性の高い基板４１に貼り付けられる。或いは、例えば、図１５に示すように、複数の積層されたＸ線画像検出器が、フレキシブル基板５より剛性の高い基板４２に貼り付けられてもよい。図１５の例では、各Ｘ線画像検出器１−１〜１−５は、隣接するＸ線画像検出器に接着されている。基板４２の上に互いに接着された複数のＸ線画像検出器１−１〜１−５が積層される。これにより、Ｘ線画像検出器１又はＸ線画像検出装置において、外力によるフレキシブル基板５の変形を抑えることができる。
【００８０】
なお、所望の剛性を得るための構成は、上記のような基板４１、４２を用いるものに限られない。例えば、Ｘ線変換膜３を、フレキシブル基板５より剛性の高い材料で形成することにもできる。この場合、Ｘ線変換膜３の剛性により、Ｘ線画像検出器の外力による変形を抑えることができる。また、フレキシブル基板５を、可塑性を持つ材料で形成することもできる。
【００８１】
また、上記実施形態のＸ線画像検出装置の用途は、特定のものに限定されない。例えば、医療用、産業検査用、研究用、その他様々な用途に、上記実施形態のＸ線画像検出装置を用いることができる。医療用としては、例えば、胸部、腹部、骨、又は関節等の撮影に用いるＸ線画像撮影装置の他、マンモグラフィー（Mammography） やトモシンセシス（Tomosynthesis）撮影機等の乳房Ｘ線画像撮影装置に、上記Ｘ線画像検出装置を用いることができる。研究用としては、例えば、宇宙線を用いた天文学、素粒子物理学、又材料学等の研究に上記Ｘ線画像検出装置を用いることができる。
【符号の説明】
【００８２】
１、１−１、１−２、１−３  Ｘ線画像検出器
２  対向電極
３  Ｘ線変換膜
４  画素電極
５  フレキシブル基板
６  Ｘ線源
１０  Ｘ線画像検出装置
【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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【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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