(57)【要約】【課題】ＣＰＵが異常状態となった場合でも、高電圧から放射線画像検出器を保護することができる放射線画像検出装置を提供する。【解決手段】ＣＰＵ６８からのリセット信号を受信したときにカウント値をリセットしてカウントをスタートさせるウォッチドッグタイマ６０のカウント値が制限値以上となった場合に、ウォッチドッグタイマ６０が、放射線画像検出器１２の電荷発生層へバイアス電圧を印加するための高圧電源５０の電源供給を遮断する高圧電源遮断信号を出力する。所定時間経過後、電源遮断用タイマ６２が、ゲート線ドライバ４６及び信号処理部４８を動作させるための電源５４の電源供給を遮断する電源遮断信号を出力する。【選択図】図１
2009233044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央処理装置からのリセット信号を受信したときにカウント値をリセットしてカウントをスタートさせ、カウント値が制限値以上となった場合に、高圧電源が供給された状態で放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層、及び電源が供給された状態で前記電荷発生層で発生した電荷に対応した電圧を出力するように処理する処理回路を備えた放射線画像検出器の前記電荷発生層への前記高圧電源の供給を遮断する高圧電源遮断信号を出力するウォッチドッグタイマと、
前記ウォッチドッグタイマから前記高圧電源遮断信号が出力されてから所定時間経過した場合に、前記処理回路への電源の供給を遮断する電源遮断信号を出力する電源遮断用タイマと、
を含む放射線画像検出装置。
【請求項２】
前記制限値及び前記所定時間を設定可能とした請求項１記載の放射線画像検出装置。
【請求項３】
前記所定時間を、前記高圧電源の供給を遮断してからの経過時間と、前記高圧電源及び前記放射線画像検出器からなる部分の放電時定数とに基づいて定まる前記高圧電源の電圧が、所定値以下となるまでの時間とした請求項１または請求項２記載の放射線画像検出装置。
【請求項４】
前記高圧電源に放電時定数の異なる複数の放射線画像検出器が接続された場合には、前記所定時間を、前記高圧電源の供給を遮断してからの経過時間と、前記高圧電源及び前記放射線画像検出器の各々からなる部分の放電時定数とに基づいて定まる前記高圧電源の電圧が、所定値以下となるまでの最も長い時間とした請求項３記載の放射線画像検出装置。
【請求項５】
前記電源遮断用タイマから前記電源遮断信号が出力されてから所定時間経過した場合に、前記中央処理装置を再起動させる再起動信号を出力する再起動用タイマを更に含む請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体を透過した放射線を、放射線に感度を有する電荷発生層を備えた放射線画像検出器に照射し、放射線画像検出器への照射放射線量に応じて放射線画像検出器に蓄積された電荷を画素毎に電気信号として読み出し、読み出した電気信号をデジタルデータへ変換することで、デジタルの放射線画像を得るシステムが知られている。この種のシステムにおける放射線画像検出器では、電荷発生層で発生した電荷を電荷蓄積部に蓄積するために、放射線画像検出器に高電圧が印加された状態で放射線を照射することが行われている。
【０００３】
このような高電圧から放射線画像検出器を保護するために、特許文献１では、蓄積された電荷を読み出すためのオンオフ信号を与えるスイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）を二重ゲート構造とし、過剰電荷が画素電極に集められるとＴＦＴがオンして画素電極の過剰電荷を流し去る放射線画像撮像装置が提案されている。
【０００４】
また、このような高電圧の印加やＴＦＴのスイッチング等はＣＰＵ（中央処理装置）から出力される信号に基づいて行われる。このように、ＣＰＵにより機器の各部の制御を行う場合に、ＣＰＵに異常が発生して正常な動作が行われなくなると、機器の各部が破損するおそれがある。そこで、ＣＰＵが正常に動作しているか否かを監視するために、特許文献２では、制限値に向かって計測動作を行っている最中にＣＰＵがタイマクリアを行うウォッチドッグタイマをプリンタのシステム制御ロジックに内蔵し、ＣＰＵの暴走によるソレノイドやモータ等の破損を防止することが提案されている。
【特許文献１】特表平１１−５０４１６３号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の放射線画像撮像装置は、ＣＰＵが正常に動作することが前提であり、ＣＰＵの暴走など異常状態となった場合には対応できない、という問題がある。
【０００６】
また、特許文献２に記載のウォッチドッグタイマによりＣＰＵの動作を監視する方法はプリンタに適用された例であり、放射線画像検出装置特有の構成に適応できない、という問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した問題を解決するために提案されたものであり、ＣＰＵが異常状態となった場合でも、高電圧から放射線画像検出器を保護することができる放射線画像検出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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の放射線画像検出装置は、中央処理装置からのリセット信号を受信したときにカウント値をリセットしてカウントをスタートさせ、カウント値が制限値以上となった場合に、高圧電源が供給された状態で放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層、及び電源が供給された状態で前記電荷発生層で発生した電荷に対応した電圧を出力するように処理する処理回路を備えた放射線画像検出器の前記電荷発生層への前記高圧電源の供給を遮断する高圧電源遮断信号を出力するウォッチドッグタイマと、前記ウォッチドッグタイマから前記高圧電源遮断信号が出力されてから所定時間経過した場合に、前記処理回路への電源の供給を遮断する電源遮断信号を出力する電源遮断用タイマと、を含んで構成されている。
【０００９】
本発明の放射線画像検出装置では、ウォッチドッグタイマが、中央処理装置からのリセット信号を受信したときにカウント値をリセットしてカウントをスタートさせる。中央処理装置に異常が発生するなどして、ウォッチドッグタイマへのリセット信号が出力されない場合には、ウォッチドッグタイマのカウント値はリセットされず制限値に到達する。ウォッチドッグタイマは、カウント値が制限値以上となった場合に、高圧電源が供給された状態で放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層、及び電源が供給された状態で電荷発生層で発生した電荷に対応した電圧を出力するように処理する処理回路を備えた放射線画像検出器の電荷発生層への高圧電源の供給を遮断する高圧電源遮断信号を出力する。
【００１０】
そして、電荷発生層への高圧電源の供給が遮断されても、すぐには電荷発生層へ印加された電圧が放射線画像検出器を破損させるおそれのない安全な電圧まで降下しないことを考慮して、電源遮断用タイマが、高圧電源遮断信号が出力されてから所定時間経過した場合に、処理回路への電源の供給を遮断する電源遮断信号を出力する。
【００１１】
このように、中央処理装置の異常が検出された場合に、電荷発生層への高圧電源の供給を遮断してから、所定時間経過後に処理回路への電源の供給を遮断することにより、電荷発生層へ高電圧が印加された状態のまま処理回路への電源の供給が遮断されることを防止できるため、ＣＰＵが異常状態となった場合でも、高電圧から放射線画像検出器を保護することができる
【００１２】
また、前記制限値及び前記所定時間を設定可能とすることができる。また、前記所定時間を、前記高圧電源の供給を遮断してからの経過時間と、前記高圧電源及び前記放射線画像検出器からなる部分の放電時定数とに基づいて定まる前記高圧電源の電圧が、所定値以下となるまでの時間とすることができ、前記高圧電源に放電時定数の異なる複数の放射線画像検出器が接続された場合には、前記所定時間を、前記高圧電源の供給を遮断してからの経過時間と、前記高圧電源及び前記放射線画像検出器の各々からなる部分の放電時定数とに基づいて定まる前記高圧電源の電圧が、所定値以下となるまでの最も長い時間とすることができる。
【００１３】
このように、所定時間を、高圧電源の供給を遮断してからの経過時間と、高圧電源及び放射線画像検出器からなる部分の放電時定数とに基づいて定まる高圧電源の電圧が、所定値以下となるまでの時間とすることにより、より確実に高電圧から放射線画像検出器を保護することができる。
【００１４】
また、本発明の放射線画像検出装置は、前記電源遮断用タイマから前記電源遮断信号が出力されてから所定時間経過した場合に、前記中央処理装置を再起動させる再起動信号を出力する再起動用タイマを更に含むことができる。これにより正常な処理が再開される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の放射線画像検出装置によれば、ＣＰＵが異常状態となった場合でも、高電圧から放射線画像検出器を保護することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態に係る放射線画像検出装置１０は、放射線発生部（図示省略）から射出され、被写体を透過することで画像情報を担持した放射線が照射される放射線画像検出器１２、及び放射線画像検出装置１０全体の制御を行う制御装置１４を含んで構成されている。
【００１８】
放射線画像検出器１２は、ＴＦＴアクティブマトリクス基板３２上に、放射線を吸収し、電荷に変換する電荷発生層が積層されて構成されている。電荷発生層は例えばセレンを主成分（例えば含有率５０％以上）とする非晶質のａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）から成り、放射線が照射されると、照射された放射線量に応じた電荷量の電荷（電子−正孔の対）を内部で発生することで、照射された放射線を電荷へ変換する。また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板３２上には、電荷発生層で発生された電荷を蓄積する電荷蓄積容量３４、及び電荷蓄積容量３４に蓄積された電荷を読み出すためのＴＦＴ３６を備えた画素部４０（図１では個々の画素部４０に対応する電荷発生層を電荷発生部３８として模式的に示している）がマトリクス状に多数個配置されており、放射線画像検出器１２への放射線の照射に伴って電荷発生層で発生された電荷は、個々の画素部４０の電荷蓄積容量３４に蓄積される。これにより、放射線画像検出器１２に照射された放射線に担持されていた画像情報は電荷情報へ変換される。
【００１９】
また、ＴＦＴアクティブマトリクス基板３２には、一定方向（行方向）に延設され個々の画素部４０のＴＦＴ３６をオンオフさせるための複数本のゲート配線４２、及びゲート配線４２と直交する方向（列方向）に延設され、ＴＦＴ３６がオンされたときに電荷蓄積容量３４から蓄積電荷を読み出すための複数本のデータ配線４４が設けられている。個々のゲート配線４２はゲート線ドライバ４６に接続されており、個々のデータ配線４４は信号処理部４８に接続されている。個々の画素部４０の電荷蓄積容量３４に電荷が蓄積されると、個々の画素部４０のＴＦＴ３６は、ゲート線ドライバ４６からゲート配線４２を介して供給される信号により行単位で順にオンされ、ＴＦＴ３６がオンされた画素部４０の電荷蓄積容量３４に蓄積されている電荷は、電荷信号としてデータ配線４４を伝送されて信号処理部４８に入力される。従って、個々の画素部４０の電荷蓄積容量３４に蓄積されている電荷は行単位で順に読み出される。
【００２０】
信号処理部４８は、個々のデータ配線４４毎に設けられた電荷電圧変換器、増幅器及びサンプルホールド回路を備えており、個々のデータ配線４４を伝送された電荷信号は電荷電圧変換器で電荷信号に対応した電圧信号に変換され、増幅器で増幅された後にサンプルホールド回路に保持される。また、サンプルホールド回路の出力側にはマルチプレクサ、Ａ／Ｄ変換器が順に接続されており、個々のサンプルホールド回路に保持された電圧信号はマルチプレクサに順に（シリアルに）入力され、Ａ／Ｄ変換器によってアナログ信号の電圧信号からデジタル信号の画像データへ変換される。
【００２１】
制御装置１４は、放射線画像検出装置１０全体の制御を司るＣＰＵ、後述する電源制御のプログラム等の各種プログラムを記憶した記憶媒体としてのＲＯＭ、ワークエリアとしてデータを一時格納するＲＡＭ、Ｉ／Ｏ（入出力）ポート、後述するウォッチドッグタイマ等を含む周辺回路、及びこれらを接続するバスを含むマイクロコンピュータで構成されている。Ｉ／Ｏポートには、放射線画像検出器１２、高圧電源５０及び電源５４が接続されている。
【００２２】
放射線画像検出器１２には、高圧電源５０及び電源５４が接続されている。高圧電源５０は、電荷発生層へバイアス電圧を印加するためのものであり、電源５４は、ゲート線ドライバ４６及び信号処理部４８を動作させるための電源を供給するものである。
【００２３】
図２に、１画素分の画素部４０及び電荷電圧変換器５８の等価回路を示す。画素部４０の電荷発生層の上層側には、電荷発生層へバイアス電圧を印加するための上部電極としてのバイアス電極が設けられている。また、電荷発生層の下層には下部電極としての電荷収集電極が設けられており、電荷収集電極は電荷蓄積容量３４及びＴＦＴ３６に接続されている。電荷収集電極、ＴＦＴ３６及び電荷蓄積容量３４は電荷検出層を形成しており、電荷検出層はガラス基板と共にアクティブマトリクス基板３２を構成している。このガラス基板上には、ゲート電極、電荷蓄積容量電極（以下、Ｃｓ電極と称する）、ゲート絶縁膜、ドレイン電極、チャネル層、コンタクト電極、ソース電極、絶縁保護膜、層間絶縁膜及び電荷収集電極が形成されている。バイアス電極とＣｓ電極との間に、高圧電源５０が接続され、この高圧電源５０により、バイアス電極とＣｓ電極との間に電圧が印加される。これにより、電荷蓄積容量３４を介してバイアス電極と電荷収集電極との間に電界を発生させることができる。
【００２４】
ＴＦＴ方式の放射線画像検出器１２では、バイアス電極とＣｓ電極との間に電圧が印加された状態、すなわちバイアス電極とＣｓ電極とを介して電荷発生層（電荷発生部３８）に電圧が印加された状態で、電荷発生層に放射線が照射されると、電荷発生層に電荷（電子−正孔対）が発生する。そして、電荷発生層と電荷蓄積容量３４とは電気的に直列に接続されているので、電荷発生層内に発生した電子は＋電極側に、正孔は−電極側に移動し、その結果、電荷蓄積容量３４に電荷が蓄積される。
【００２５】
電荷蓄積容量３４に蓄積された電荷は、ゲート配線４２を介してゲート電極へ入力される入力信号によってＴＦＴをオン状態にすることにより、ソース電極及びデータ配線４４を介して電荷信号として外部に取り出される。取り出された電荷信号は、電荷電圧変換器５８へ入力され、電荷信号に応じた電圧信号に変換されて出力される。電圧信号に変換される際に電荷電圧変換用コンデンサ５８ｃに蓄積された電荷は、蓄積電荷放電用スイッチ５８ｓをオンすることにより放電される。
【００２６】
なお、ＴＦＴのオンオフ及び蓄積電荷放電用スイッチ５８ｓのオンオフは、電源５４から供給される電源により駆動する。
【００２７】
本実施の形態における放射線画像検出装置１０は、上記のような構成であるため、放射線画像検出器１２に高圧電源５０によるバイアス電圧が印加されたままで、電源５４からの電源供給が遮断されると、ＴＦＴ３６のゲート電極の電位がオン状態での電位とオフ状態での電位との中間電位となり、ＴＦＴ３６のソース及びドレイン間の抵抗値が低下し、ゲートがいわゆる半開きの状態となる。また、蓄積電荷放電用スイッチ５８ｓがオフの状態で、電源５４からの電源供給が遮断されると、電荷電圧変換用コンデンサ５８ｃに過剰に電荷が蓄積され、電荷電圧変換器５８が高電圧となる可能性がある。また、バイアス電圧からの漏れ電荷により電荷発生層と電荷蓄積容量３４との接続部の電位が異常に上昇する。このような現象により、放射線画像検出器１２が高電圧により破損する可能性がある。
【００２８】
ここで、図３を参照して、本実施の形態における放射線画像検出装置１０の正常時における高圧電源５０及び電源５４の制御の処理ルーチンについて説明する。本プログラムは、放射線画像検出装置１０全体へ電源オンの処理開始を受信したことによりＣＰＵにより実行される。
【００２９】
ステップ１００で、電源５４をオンする信号を出力する。次に、ステップ１０２で、高圧電源５０をオンする信号を出力する。次に、ステップ１０４で、放射線画像検出器１２へ印加した電圧が安定するのを待つため、高圧電源５０をオンしてから所定時間経過したか否かを判断する。経過した場合には、ステップ１０６へ進み、経過しない場合には、経過するまで待機する。
【００３０】
次に、ステップ１０６で、印加電圧が安定したことにより、放射線の照射や画像データの生成等の撮影処理が可能となったことを通知する信号を出力する。次に、ステップ１０８で、放射線画像検出装置１０全体へ電源オフの処理終了を受信したか否かを判断する。受信しない場合には、受信するまで待機し、受信した場合には、ステップ１１０へ進む。
【００３１】
ステップ１１０で、高圧電源５０をオフする信号を出力する。次に、ステップ１１２で、高圧電源５０をオフしてから所定時間経過したか否かを判断する。ここで、図４に示すように、高圧電源５０の電圧は、高圧電源５０が遮断されてから、高圧電源５０及び放射線画像検出器１２からなる部分の放電時定数に基づいて降下し始めるが、すぐには放射線画像検出器１２が破損する可能性がなくなる電圧Ｖ１まで降下しない。高圧電源５０の電圧がＶ１以上のときに電源５４を遮断すると、上述した現象により放射線画像検出器１２が高電圧により破損するおそれがある。そこで、高圧電源５０の電圧がＶ１まで降下するための時間Ｔ１を経過したか否かを判断するものである。所定時間経過していない場合には、経過するまで待機し、所定時間経過した場合には、ステップ１１４へ進んで、電源５４をオフする信号を出力して、処理を終了する。
【００３２】
ＣＰＵが正常に動作している場合には、上記プログラムをＣＰＵが実行することにより、高電圧から放射線画像検出器１２が保護されるが、ＣＰＵに異常が発生した場合などには、上記プログラムを実行することができず、上述の現象により放射線画像検出器１２が破損するおそれがある。
【００３３】
そこで、本実施の形態における放射線画像検出装置１０は、制御装置１４に図５に示すように、ウォッチドッグタイマ６０、電源遮断用タイマ６２、及びＣＰＵ再起動用タイマ６４で構成される高圧電源及び電源遮断回路を備えている。高圧電源及び電源遮断回路のタイミングチャートを図６に示す。
【００３４】
ウォッチドッグタイマ６０は、ＣＰＵ６８で設定された制限値に向けて初期値からカウントアップを行っている最中に、ＣＰＵ６８からのリセット信号を受信すると、カウント値をリセットし、再び初期値からカウントアップする。
【００３５】
ＣＰＵ６８に異常が発生するなどして、ＣＰＵ６８からのリセット信号が受信されない場合には、ウォッチドッグタイマ６０のカウント値はリセットされることなくカウントが継続される。ウォッチドッグタイマ６０は、カウント値が制限値に到達すると、高圧電源５０を遮断するための高圧電源遮断信号を出力すると共に、電源遮断用タイマ６２のカウントをスタートさせるためのタイマスタート信号を出力する。
【００３６】
ここで、ＣＰＵ６８からのリセット信号は、図７に示すように、ＣＰＵ６８のタスク管理設計などに基づいて決定された所定時間間隔（例えば１秒毎）の処理として出力される。ウォッチドッグタイマ６０の制限値は、リセット信号が出力される所定時間間隔、及びＣＰＵ６８によるタスク切り替えのばらつき時間などを考慮した時間（例えば１．５〜２秒）に対応したカウント値を設定することができる。
【００３７】
電源遮断用タイマ６２は、ウォッチドッグタイマ６０からのタイマスタート信号を受信すると、カウントをスタートさせる。カウント値が制限値に到達すると、電源５４を遮断するための電源遮断信号を出力すると共に、ＣＰＵ再起動用タイマ６４のカウントをスタートさせるためのタイマスタート信号を出力する。ここでの制限値は、上記正常時における高圧電源５０及び電源５４の制御のステップ１１２における所定時間（Ｔ１、例えば３０秒）に対応したカウント値に設定することができる。また、高圧電源５０に複数の放射線画像検出器１２が接続されている場合には、高圧電源５０及び放射線画像検出器１２の各々からなる部分の放電時定数に基づいて、高圧電源５０の電圧がＶ１まで降下するまでの時間のうち、最も長い時間に対応したカウント値に設定することができる。
【００３８】
ＣＰＵ再起動用タイマ６４は、電源遮断用タイマ６２からのタイマスタート信号を受信すると、カウントをスタートさせる。カウント値が制限値に到達すると、ＣＰＵ６８を再起動させるためのＣＰＵ再起動信号を出力する。ＣＰＵ再起動信号は、ＣＰＵ６８基板のリセット信号に接続され、これにより異常状態となっていたＣＰＵ６８は再起動し、図８に示すように、起動処理を実行する。
【００３９】
電源５４の電圧も、高圧電源５０の電圧と同様に、電源５４が遮断されてから、電源５４及び放射線画像検出器１２からなる部分の放電時定数に基づいて降下し始めるが、すぐには０Ｖまで降下しない。ＣＰＵ６８の再起動に備えて電源５４の電圧を０Ｖにする必要があるため、ＣＰＵ再起動用タイマ６４の制限値は、電源５４の電圧が０Ｖまで降下するための所定時間（図４におけるＴ２、例えば１０秒）に対応したカウント値に設定することができる。
【００４０】
このように、本実施の形態における放射線画像検出装置１０によれば、ＣＰＵが異常状態となった場合でも、正常時に実行される電源オフの処理と同様に高圧電源及び電源を遮断することができるため、高電圧から放射線画像検出器を保護することができる。
【００４１】
なお、本実施の形態では、ウォッチドッグタイマ６０が制限値に到達したタイミングで電源遮断用タイマ６２をスタートさせ、電源遮断用タイマ６２が制限値に到達したタイミングでＣＰＵ再起動用タイマ６４をスタートさせる場合について説明したが、高圧電源５０を遮断してからＶ１に降下するまでの時間Ｔ１、及び電源５４を遮断してから０Ｖに降下するまでの時間Ｔ２を考慮したカウント値がカウントできればよい。例えば、全てのタイマを同時にスタートさせて、電源遮断用タイマの制限値を、ウォッチドッグタイマの制限値＋Ｔ１とし、ＣＰＵ再起動用タイマの制限値を、ウォッチドッグタイマの制限値＋Ｔ１＋Ｔ２とすることができる。この場合、ＣＰＵが正常に動作しているときは、全てのタイマが同時にＣＰＵからリセット信号を受信してカウントをリセットするようにする。
【００４２】
また、本実施の形態では、電源５４が放射線画像検出器１２に接続されている場合について説明したが、一次電池や充電可能な二次電池等のバッテリを電源として放射線画像検出器に内蔵し、バッテリから各種回路及び素子へ電源を供給するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施の形態に係る放射線画像検出装置の構成を示す概略図である。
【図２】１画素分の画素部及び電荷電圧変換器の等価回路を示す図である。
【図３】本実施の形態における放射線画像検出装置の正常時における高圧電源及び電源制御の処理ルーチンを示すフローチャートである
【図４】高圧電源及び電源のオフ後の電圧値の変化を示す図である。
【図５】高圧電源及び電源遮断回路の概略構成図である。
【図６】高圧電源及び電源遮断回路のタイミングチャートである。
【図７】所定時間間隔処理を示すフローチャートである。
【図８】起動処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１０   放射線画像検出装置
１２   放射線画像検出器
１４   制御装置
３２   アクティブマトリクス基板
３４   電荷蓄積容量
３８   電荷発生部
４０   画素部
４２   ゲート配線
４４   データ配線
４６   ゲート線ドライバ
４８   信号処理部
５０   高圧電源
５４   電源
【図１】
2009233044.tif 000003
【図２】
2009233044.tif 000004
【図３】
2009233044.tif 000005
【図４】
2009233044.tif 000006
【図５】
2009233044.tif 000007
【図６】
2009233044.tif 000008
【図７】
2009233044.tif 000009
【図８】
2009233044.tif 000010