JP2000235075A - 放射線固体検出器の電荷読出方法および装置、並びに放射線固体検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放射線固体検出器において、検出器に入射す
る放射線の線量に拘わらず、画像信号の範囲がＡ／Ｄ変
換レンジ一杯となるようにする。 【解決手段】 読出時間の制御を行う読出時間制御手段
４０を備えた検出器とする。読出時間制御手段４０は、
蓄電部２１ｂに蓄電された信号電荷を読み出す本読みに
先立って、読出回路３０を使って先読みを行うことによ
り信号電荷の一部を読み出し、この読み出した電荷量に
基づく画像信号Ｓ２を出力アンプ３２から得、画像信号
Ｓ２のヒストグラム解析を行って、放射線情報の所望範
囲の最大の画像信号値Ｓ２max がＡ／Ｄ変換レンジの最
大値Ｄmax となるように、読出時間の制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体検出素子に蓄
積された放射線情報を担持する電荷を読み出して放射線
情報を表す電気信号を取得する放射線固体検出器の電荷
読出方法および装置並びにそれに使用する放射線固体検
出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今日、医療診断等を目的とする放射線撮
影において、放射線を検出して得た電荷を固体検出素子
の蓄電部に一旦蓄積し、該蓄積した電荷を放射線情報を
表す電気信号に変換して出力する放射線固体検出器を使
用する放射線画像記録読取装置が各種提案、実用化され
ている。この装置において使用される放射線固体検出器
としては、種々のタイプのものが提案されているが、放
射線を電荷に変換する電荷生成プロセスの面から、光変
換方式の放射線固体検出器と直接変換方式の放射線固体
検出器の２つの方式に分けられ、また蓄積された電荷を
外部に読み出す電荷読出プロセスの面から、ＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）読出方式と光読出方式の２つの方式に
分けられる。

【０００３】ここで、光変換方式の放射線固体検出器と
は、絶縁基板上に多数の光電変換素子を形成した固体検
出部（画像読取部）と、この固体検出部上に形成された
蛍光体とから成るものであり、放射線が照射されること
により蛍光体から発せられた蛍光を光電変換素子で検出
して得た信号電荷を光電変換素子の蓄電部に一旦蓄積
し、蓄積電荷を電気信号に変換して出力するものである
（例えば特開昭59-211263 号、特開平2-164067号、ＰＣ
Ｔ国際公開番号ＷＯ92/06501号、SPIE Vol.1443Medical
Imaging V;Image Physics(1991) ，p.108-119 等）。

【０００４】また直接変換方式の放射線固体検出器と
は、絶縁基板上に形成された多数の電荷収集電極と、こ
の電荷収集電極上に形成された放射線が照射されると放
射線情報を担持する電荷を発生する放射線導電体とを積
層して成る固体検出部を有するものであり、放射線が照
射されることにより放射線導電体内で発生した信号電荷
を電荷収集電極で集めて蓄電部に一旦蓄積し、蓄積電荷
を電気信号に変換して出力するものである（MATERIAL P
ARAMETERS IN THICK HYDROGENATED AMORPHOUS SILICON
RADIATION DETECTORS,Lawrence Berkeley Laboratory.U
niversity of California,Berkeley.CA 94720 Xerox Pa
rc.Palo Alto.CA 94304、Metal/AmorphousSilicon Mult
ilayer Radiation Detectors,IEE TRANSACTIONS ON NUC
LEAR SCIENCE.VOL.36.NO.2.APRIL 1989、特開平1-21629
0号等）。この方式における固体検出素子は、電荷収集
電極と放射線導電体を主要部とするものである。

【０００５】ＴＦＴ読出方式とは、固体検出素子の蓄電
部に蓄積された信号電荷を、該蓄電部と接続されたＴＦ
Ｔを走査駆動して読み出す方式であり、光読出方式と
は、固体検出素子に読取光（読取用の電磁波）を照射し
て読み出す方式である。

【０００６】また本願出願人は、特願平10-232824号 や
同10−271374号において改良型直接変換方式の放射線固
体検出器を提案している。改良型直接変換方式の放射線
固体検出器とは、直接変換方式と光読出方式を組み合わ
せたものであり、記録用の放射線に対して透過性を有す
る第１の導電体層、該第１の導電体層を透過した記録用
の放射線の照射を受けることにより光導電性（正確には
放射線導電性）を呈する記録用光導電層、第１の導電体
層に帯電される電荷と同極性の電荷に対しては略絶縁体
として作用し、かつ、該電荷と逆極性の電荷に対しては
略導電体として作用する電荷輸送層、読取用の電磁波の
照射を受けることにより光導電性（正確には電磁波導電
性）を呈する読取用光導電層、読取用の電磁波に対して
透過性を有する第２の導電体層を、この順に積層して成
るものであり、記録用光導電層と電荷輸送層との界面
（蓄電部）に、画像情報を担持する信号電荷（潜像電
荷）を蓄積するものである。第１の導電体層および第２
の導電体層は電極として機能するものである。また、こ
の方式における固体検出素子は、記録用光導電層、電荷
輸送層および読取用光導電層を主要部とするものであ
る。

【０００７】なお、この改良型直接変換方式の放射線固
体検出器において信号電荷を読み出す方式としては、例
えば第２の導電体層（以下読取電極という）を平板状の
ものとし、この読取電極側にレーザ等のスポット状の読
取光（読取用の電磁波の一態様）を走査して信号電荷を
検出する方式と、読取電極をクシ歯状のストライプ状電
極とし、ストライプ状電極の長手方向と略直角な方向に
延びたライン光源を該ストライプ状電極の長手方向に走
査して信号電荷を検出する方式がある。

【０００８】そして、何れの読出方式を採るものであっ
ても、該放射線固体検出器は、夫々が画素に対応する複
数個の固体検出素子が実質的に行列状に配列された２次
元の放射線固体検出器となっている。ここで「実質的」
とは、検出器自体としては個別の固体検出素子を行列状
に配列して成るものとは言えないが、潜像電荷を読み出
して得た画像信号を処理する過程においては、例えばサ
ンプリング点の信号を所定画素の信号と考えることがで
きるので、このように称しているものである。なお、読
取電極をストライプ状電極としたものは、その並び方向
については、ストライプ状電極そのものが画素に対応す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た何れの方式の放射線固体検出器も、蓄積し得る或いは
読み出し得る最大電荷量（飽和電荷量）に限界があるた
めダイナミックレンジが狭く、読み出された画像信号を
デジタル化する際のＡ／Ｄ変換レンジを狭く設定せざる
を得ない。

【００１０】また、蓄電部に蓄積されている信号電荷を
外部に読み出して電気信号に変換出力するに際しては、
信号電荷の読出時間を一定にしているため、検出器に入
射する放射線の線量の範囲に応じて電気信号の範囲が異
なる。例えば、同一被写体に対して比較的高線量の放射
線を照射した高線量撮影時と低線量の放射線を照射した
低線量撮影時とを比べると、高線量撮影時には信号範囲
が広くなり、Ａ／Ｄ変換器の最大入力範囲を越えること
が生じ得る一方、低線量撮影時には信号範囲が狭くな
り、Ａ／Ｄ変換の精度一杯に使うことができなくなるた
め、ビット分解能が低下し量子化ノイズが目立つように
なり、また検出器或いは記録読取装置の固定ノイズに弱
く、Ｓ／Ｎが低下するという問題が生じる。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、固体検出素子に入射した放射線の線量等に拘わら
ず、出力される電気信号の最大値を所望の値にすること
ができる放射線固体検出器の電荷読出方法および装置並
びにそれに使用する放射線固体検出器を提供することを
目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明による放射線固体
検出器の電荷読出方法は、固体検出素子に蓄積された放
射線情報を担持する電荷を読み出して放射線情報を表す
電気信号を取得する電荷読出方法であって、固体検出素
子の夫々に蓄積された電荷の読出時間を放射線固体検出
器に入射した放射線の線量に応じて制御することを特徴
とするものである。

【００１３】ここで「線量に応じて制御する」とは、読
出時間を一定とした場合に較べて、高線量撮影時にＡ／
Ｄ変換器の最大入力範囲を越えることなく、また、低線
量撮影時にはより広いＡ／Ｄ変換レンジを使用できるレ
ベルの電気信号が出力されるように読出時間を変更する
ことを意味する。

【００１４】「入射した放射線の線量」とは、入射した
放射線の線量そのものに限らず、前記適正範囲の電気信
号が出力されるように読出時間を変更することができる
限り、該線量と対応関係にあるものも含む。例えば、前
記検出器近傍（検出器の横や検出面の裏等）の照射放射
線量、放射線源から発せられる発生放射線量、放射線を
受けて蛍光体から発せられた蛍光の発光量等を使用して
もよい。

【００１５】また制御に使用する線量としては、検出器
全体で得られる放射線情報の所望範囲に対応する、つま
り前記電気信号の所望範囲の最大値に対応する最大線量
を使用するのが好ましい。検出器を構成する全ての検出
素子の線量を把握して最大線量を求めてもよいし、例え
ば放射線情報のパターンが予め判っている場合であれ
ば、最大線量となるであろう特定の検出素子の線量のみ
を使用するようにしてもよい。最大線量に限らず、平均
値、最大値と最小値の中間値，メジアン値など種々のも
のを使用することもできる。

【００１６】本発明による電荷読出方法にあっては、線
量に拘わらず、電気信号の最大値が一定となるように前
記制御を行うことが望ましい。

【００１７】「電気信号の最大値が一定」とは、読出時
間を一定とした場合に較べて、より広いＡ／Ｄ変換レン
ジを使用できるように電気信号の最大値を一定にするも
のであればよい。最大値をＡ／Ｄ変換器の最大入力範囲
と同じにするのが最も望ましい。

【００１８】また、本発明による電荷読出方法にあって
は、電気信号を取得するための固体検出素子とは別個に
設けた線量検出手段によって線量を検出して前記制御を
行うのが望ましい。

【００１９】この線量検出手段としては、前記固体検出
素子とは別個のものであって、固体検出素子に入射した
放射線の線量或いは該線量と対応関係にあるものを検出
することができるものである限りどのようなものを使用
してもよく、例えば、前記固体検出素子近傍の照射放射
線量や放射線源から発せられる発生放射線量を検出する
フォトタイマ、或いは蛍光の発光量を検出するフォトダ
イオード等を使用することができる。

【００２０】また、本発明による電荷読出方法にあって
は、電気信号を取得するための読出しに先立って、固体
検出素子に蓄積されている電荷の一部を電気信号を取得
するための読出時間よりも短い時間で読み出し、この読
み出した電荷の電荷量に応じて前記制御を行うのが望ま
しい。

【００２１】また、本発明による電荷読出方法にあっ
て、放射線固体検出器が読取光を照射することによって
電荷読出しをする光読出方式の検出器である場合におい
ては、電気信号を取得するための読出しに先立って、電
気信号を取得するための読取光の光量よりも低量の先読
光を前記放射線固体検出器に照射して、前記固体検出素
子に蓄積されている電荷の一部を読み出し、該読み出し
た電荷の電荷量に応じて前記制御を行うことが望まし
い。

【００２２】「読取光」は、検出器を構成する固体検出
素子に照射することによって、固体検出素子の蓄電部に
蓄積されている電荷を外部に出力させることができるも
のであればどのようなものであってもよく、例えば可視
光に限らず、狭義の電磁波でもよい。

【００２３】また、本発明による電荷読出方法にあって
は、固体検出素子に蓄積されている電荷の一部を読み出
して、それに対応する電気信号を取得し、この取得した
電気信号のうちの最大値に応じて前記制御を行うことが
望ましい。

【００２４】上記において「固体検出素子に蓄積されて
いる電荷の一部」とは、必ずしも検出器を構成する固体
検出素子全てについてのものでなくてもよい。例えば、
放射線情報のパターンが予め判っている場合等には、そ
のパターンに応じて前記制御を行うのに都合のよい検出
器上の特定の領域の１つ或いは複数の素子に蓄積されて
いる電荷の一部を読み出してもよい。

【００２５】電荷の一部を読み出すための読出回路は、
画像信号を取得するための読出回路と共用するものであ
ってもよいし、これとは別個のものであってもよい。

【００２６】「電気信号のうちの最大値」を求めるに
は、例えば複数の固体検出素子分の電気信号に基づく解
析（例えば、ヒストグラム解析）を行うとよい。

【００２７】本発明による放射線固体検出器の電荷読出
装置は、上記読出方法を実現する装置、すなわち、固体
検出素子に蓄積された放射線情報を担持する電荷を読み
出して放射線情報を表す電気信号を取得する放射線固体
検出器の電荷読出装置であって、固体検出素子の夫々に
蓄積された電荷の読出時間を放射線固体検出器に入射し
た放射線の線量に応じて制御する読出時間制御手段を備
えたことを特徴とするものである。

【００２８】この電荷読出装置においては、上述した各
種読出方法を実現するための手段を備えているものであ
ればよく、各手段は、検出器と一体のものであってもよ
いし、別体のものであってもよい。例えば、線量を検出
する線量検出手段を放射線源側に配置して、発生放射線
量を検出するようにしてもよい。また光読出方式の検出
器を使用する場合において、先読光を発する光源を検出
器の外部に設けてもよい。

【００２９】本発明による放射線固体検出器は、上記読
出方法を実現する機能を有するもの、すなわち、放射線
を受けて放射線情報を担持する電荷を蓄積する固体検出
素子と、固体検出素子に蓄積された電荷を読み出して放
射線情報を表す電気信号を取得する読出手段とを有して
なる放射線固体検出器であって、固体検出素子の夫々に
蓄積された電荷の読出時間を、当該放射線固体検出器に
入射した放射線の線量に応じて制御する読出時間制御手
段を備えたことを特徴とするものである。

【００３０】読出時間制御手段は、線量を検出する機能
を持つものであってもよいし、別の線量検出手段から線
量に関する情報を得て、前記制御を行うものであっても
よい。

【００３１】また、この放射線固体検出器の読出時間制
御手段は、線量に拘わらず、電気信号の最大値が一定と
なるように前記制御を行うものであることが望ましい。

【００３２】また、本発明の放射線固体検出器は、当該
放射線固体検出器に入射した放射線の線量を検出する線
量検出手段を、電気信号を取得するための固体検出素子
とは別個に設けたものとすることができる。

【００３３】また、本発明の放射線固体検出器の読出時
間制御手段は、電気信号を取得するための読出しに先立
って、固体検出素子に蓄積されている電荷の一部を電気
信号を取得するための読出時間よりも短い時間で読み出
し、該読み出した電荷の電荷量に応じて前記制御を行う
ものであることが望ましい。

【００３４】また、本発明の放射線固体検出器が、読取
光を照射することによって電荷読出しをする光読出方式
の検出器である場合には、読出時間制御手段が、電気信
号を取得するための読出しに先立って、電気信号を取得
するための読取光の光量よりも低量の先読光を当該放射
線固体検出器に照射して得た、固体検出素子に蓄積され
ている電荷のうちの一部の電荷の電荷量に応じて前記制
御を行うものであることが望ましい。

【００３５】さらに、本発明の放射線固体検出器の読出
時間制御手段は、固体検出素子に蓄積されている電荷の
一部を読み出して、それに対応する電気信号を取得し、
この取得した電気信号のうちの最大値に応じて前記制御
を行うものであることが望ましい。

【００３６】

【発明の効果】本発明による電荷読出方法および装置並
びに放射線固体検出器によれば、電荷の読出時間を入射
放射線量等に応じて制御するようにしたので、線量等に
拘わらず、電気信号の最大値を所望の値にすることがで
きるので、例えば高線量撮影時に電気信号がＡ／Ｄ変換
器の最大入力範囲を超えないようにすることができ、ま
た、低線量撮影時には、読出時間を一定としたときより
も、Ａ／Ｄ変換のビット分解能を高くし、またＳ／Ｎを
良くすることができる。

【００３７】入射放射線量を種々の方法、例えば専用の
検出手段によって求めたり、先読みによって求めること
ができ、装置態様に応じて好適な方法を用いることがで
きるので、応用範囲が広い。フォトタイマ等の検出手段
は一般に検出エリアが狭く測定領域が限定されるが、先
読みを行えば、検出器を構成する固体検出素子そのもの
を使用して、全素子分若しくは所望数分の入射放射線量
を求めることができ、入射放射線量をより正確に求める
ことができるので、精度の良い制御を行うことが可能と
なる。

【００３８】また、取得した電気信号のうちの最大値を
ヒストグラム解析等によって求め、該最大値に応じて前
記制御を行うようにすれば、所望範囲の放射線情報を表
す電気信号の最大値を常に所望の値で出力させることが
できる。例えば、電気信号の最大値を、放射線量に拘わ
らず、常にＡ／Ｄ変換器の最大入力範囲と同じになるよ
うにすることができる。

【００３９】

【発明の実施の形態】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。図１は本発明の第１
の実施の形態による放射線固体検出器１０の概略構成を
示すブロック図である。放射線固体検出器１０は、光変
換方式且つＴＦＴ読出方式の放射線固体検出器であり、
該検出器１０を構成する光電変換素子および読出回路の
一画素分の回路ブロック図を図２に示す。

【００４０】図示するように、検出器１０は、画像情報
を担持する放射線を検出する固体検出部２０と、固体検
出部２０から電荷を読み出して画像信号を出力する読出
手段としての読出回路３０とを有する。固体検出部２０
は、固体検出素子としての光電変換素子（光電変換部２
１ａと蓄電部２１ｂから成る）２１および蓄電部２１ｂ
に蓄電した信号電荷を転送するＴＦＴから成る転送部２
２を多数２次元状に配列して形成されたものである。読
出回路３０は、各行毎に各ＴＦＴのゲートと走査線２７
ｂを介して共通に接続された走査パルス発生器３１、固
体検出部２０から信号線２７ａを介して列毎に転送され
た信号電荷を外部に読み出す出力アンプ３２、コンデン
サ３３、およびこの両者に接続されたＳＷ（スイッチ）
３４を有する。出力アンプ３２やコンデンサ３３等は、
光電変換素子２１の縦列分だけ設けられている。

【００４１】図２に示すように、固体検出部２０の検出
面側には蛍光体２９が設けられており、転送部２２をオ
フ、ＳＷ３４をオンとした状態で、放射線源１から放射
線を発して、被写体９を透過した放射線Ｒを蛍光体２９
に照射すると、放射線Ｒの線量に応じた光Ｐが蛍光体２
９から発せられ、放射線Ｒの線量に応じた電荷が光電変
換部２１ａで発生し、蓄電部２１ｂに蓄電される。次に
転送部２２をオンしＳＷ３４をオフすると、蓄電部２１
ｂに蓄電された電荷が出力アンプ３２側に転送され、出
力アンプ３２とコンデンサ３３とによって積分され、電
圧値の画像信号Ｓ１に変換されて外部に出力される。こ
れから判るように、読出時間は、ＳＷ３４オフ下の転送
部２２のオン時間によって決定される。

【００４２】ところで、図示するように、この検出器１
０には、読出時間制御手段４０が設けられており、走査
パルス発生器３１を介して転送部２２と接続され、また
ＳＷ３４とも接続されている。読出時間制御手段４０
は、蓄電部２１ｂに蓄電された画像情報を表す信号電荷
を読み出す本読みに先立って、読出回路３０を使って短
時間の先読みを行うことにより信号電荷の一部を読み出
し、この読み出した電荷量に基づく画像信号Ｓ２を出力
アンプ３２から得、画像信号Ｓ２のヒストグラム解析を
行って、放射線情報の所望範囲の最大画像信号値Ｓ２ma
x がＡ／Ｄ変換レンジの最大入力値となるように、読出
時間の制御を行う。なお、画像信号Ｓ２の信号レベルは
画像信号Ｓ１の信号レベルに比べて小さいが、比例関係
にあり、画像信号Ｓ２を用いても画像信号Ｓ１が表す画
像情報の内容解析を行うことができる。

【００４３】図３は、画像信号Ｓ２のヒストグラム解析
の例と、読出時間を変更することにより、画像信号Ｓ１
の最大値を変更する方法を説明する図である。図３中
（Ａ）部は高線量撮影時のヒストグラム解析結果Ｘ１と
低線量撮影時のヒストグラム解析結果Ｘ２を示し、図３
中（Ｂ）部は読出時間ｔに応じて出力アンプ３２から出
力される各撮影時における画像信号Ｓ１の変化を示す。
以下、図３を参照して読出時間制御手段４０の作用につ
いて詳しく説明する。

【００４４】被写体９を撮影したときには、放射線画像
情報として、被写体９を透過せずに放射線源から直接検
出器に入射する素抜け部が生じ得る。この素抜け部を有
する画像信号Ｓ２のヒストグラム解析をすると、図３
（Ａ）部に示すように、被写体情報を表す比較的低線量
の成分Ａと素抜け部を表す比較的高線量の成分Ｂとに分
離抽出することができる。素抜け部は画像情報として無
意味な部分であり、この部分を含めてＡ／Ｄ変換レンジ
に合わせ込むのは効率的でないので、比較的低線量側の
範囲ＡがＡ／Ｄ変換レンジ一杯となるように画像信号Ｓ
１の範囲を合わせ込むのが望ましい。つまり、範囲Ａの
最大値Ｓ２max が、Ａ／Ｄ変換レンジの最大値Ｄmax と
なるようにすればよい。

【００４５】なお、ヒストグラム解析に際しては、検出
器を構成する全検出素子からの画像信号Ｓ２を使用して
もよいが、必ずしも全てを使用しなくてもよい。例え
ば、画像パターンが予め判っているようなときには、必
要となるデータを特定できるので、解析に使用するデー
タ数を少なくして処理時間を短縮することができる。

【００４６】読出時間制御手段４０は、画像信号Ｓ１の
最大値の制御を、読出時間を変更することによって行
う。

【００４７】出力アンプ３２から出力される画像信号Ｓ
１のレベルは、蓄電部２１ｂに蓄積された電荷の電荷量
に応じて、傾きを異にして漸次上昇する。蓄電部２１ｂ
に蓄積された電荷を全て読み出すことができるだけの十
分な読み出し時間をとったとすると、読出時間経過後
（t0）のコンデンサ３３の飽和電圧が画像信号Ｓ１の値
となる。

【００４８】蓄電部２１ｂに蓄積された電荷量は、検出
器２１に入射した放射線の線量に応じたものであるか
ら、高線量撮影時には飽和電圧が大きく、低線量撮影時
には飽和電圧が小さくなる。また、十分な読み出し時間
をとると、この飽和電圧までの範囲が夫々の状態におけ
る画像信号Ｓ１の最大値となり、図３（Ｂ）部に示すよ
うに、それぞれ最大値Ｓ２max に対応して、高線量撮影
時にはＹ１、低線量撮影時にはＹ２の範囲となる。

【００４９】一方、読取時間を短くすると、蓄電部２１
ｂから電荷転送を行った分に応じた電荷量、すなわち読
み出した電荷量に応じた電圧が出力アンプ３２に生じ、
信号値が小さくなる。このときの信号値は、Ｙ１やＹ２
と比例関係が保たれるので、画像情報としては適正な情
報が得られる。

【００５０】そこで、例えば、高線量撮影時の読出時間
をt1、低線量撮影時の読出時間をt2とすると、何れの場
合にも、画像信号Ｓ１の最大値を一定にして、画像信号
Ｓ１として取り得る範囲を図中Ｚで示す範囲にすること
ができる。つまり、放射線Ｒの線量に応じて読出時間を
制御することによって、線量に拘わらず、画像信号Ｓ１
の最大値を所望の値にすることができる。

【００５１】なお、図３から判るように、低線量撮影時
における被写体情報を表す成分Ａの最大値Ｓ２max が、
Ａ／Ｄ変換器の最大許容入力値すなわちＡ／Ｄ変換レン
ジの最大値Ｄmax となるように最長読出時間tmaxを設定
し、高線量時には読出時間を短くすると、画像信号の最
大値を、線量に拘わらず常にＡ／Ｄ変換器の最大許容入
力値と同じになるように制御することができ、これによ
り、画像信号の取り得る範囲を、線量に拘わらず常にＡ
／Ｄ変換レンジ目一杯にすることができる。

【００５２】また、読出時間を短くして、電荷転送を途
中で中断すると、蓄電部２１ｂに電荷が読み残される。
この読み残した残留電荷をそのままにした状態で、次の
撮影を行うと、該残留電荷が次の画像に対してノイズと
なって現れるので、次の撮影時までに、該残留電荷を放
電させる手段を設けるのが好ましい。

【００５３】また、この実施の形態では出力アンプ３２
とコンデンサ３３とで積分アンプ回路を構成しているの
で、図３右半面に示す画像信号Ｓ１の上昇カーブが略線
形となっているが、抵抗ＲとコンデンサＣの単純な積分
回路とした場合には、”１−ＥＸＰ（−ｔ／ＲＣ）”に
したがって漸次上昇する。この場合においても、上述と
同様にして、読出時間を変更することにより画像信号Ｓ
１の範囲を変更できるのは同じである。

【００５４】また上記説明は、光変換方式且つＴＦＴ読
出方式の放射線固体検出器に本発明を適用したものにつ
いて説明したものであるが、上記実施の形態はＴＦＴ読
出方式の検出器であればどのようなものにも適用するこ
とができ、例えば上述した直接変換方式の検出器におい
てＴＦＴ読出方式を採るものにも同様の方法を適用する
ことができる。

【００５５】次に光読出方式の放射線固体検出器に本発
明を適用したものについて説明する。図４は特願平10−
232824号や同10−271374号に記載の改良型直接変換方式
の放射線固体検出器（静電記録体）に本発明を適用した
構成の一例を示す図であり、図４（Ａ）は斜視図、図４
（Ｂ）はＸ−Ｚ断面図、図４（Ｃ）はＸ−Ｙ断面図であ
る。この検出器５０は、読取光用および先読光用の光源
としてのＥＬ発光体６０、読出回路７０および読出時間
制御手段４５が一体化されたものである。勿論各々専用
の光源を設けてもよいし、一体型に限らず検出器と別体
のものとしてもよい。

【００５６】検出器５０の固体検出部５６は、第１の導
電体層５１、記録用光導電層５２、電荷輸送層５３、読
取用光導電層５４、第２の導電体層５５が、この順に積
層されてなる。導電体層５５は、クシ歯状に形成されて
いる（以下クシ歯部分（図中の斜線部）をクシ電極５５
ａと称す）。記録用光導電層５２、電荷輸送層５３、読
取用光導電層５４が固体検出素子の主要部を構成する。

【００５７】ＥＬ発光体６０は、導電層６１、ＥＬ層６
２、導電層６３、および絶縁層６４からなり、絶縁層６
４を介して第２の導電体層５５側に積層される。導電層
６１は、検出器５０のクシ電極５５ａと交差（本例では
略直交）するようにクシ歯状に形成されており、これに
より、クシ歯６１ａ（図中斜線部）によるライン状の光
源が面状に多数配列するように構成される。

【００５８】読出回路７０は導電体層５５の各クシ歯５
５ａのそれぞれに１つずつ接続された多数の電流検出ア
ンプ７１を有しており、読取光や先読光の走査露光によ
り各クシ歯５５ａに流れる電流をクシ歯５５ａ毎に並列
的に検出するものである。検出器５０の導電体層５１は
接続手段７２の一方の入力および電源７３の負極に接続
されており、電源７３の正極は接続手段７２の他方の入
力に接続されている。電流検出アンプ７１としては、上
述した出力アンプとコンデンサから成る積分アンプ構成
とすることができるが、これに限らず、後述する読取光
や先読光の走査によって検出器５０の固体検出部５６か
ら流れ出す電流を検出することができるものである限
り、どのような構成を取ってもよい（例えば特願平10−
232824号参照）。

【００５９】この検出器５０の記録用光導電層５２と電
荷輸送層５３との界面の蓄電部５７に蓄積された信号電
荷（負電荷）を読み出す際には、先ず接続手段５２を検
出器５０の導電体層５１側に接続し、ＥＬ発光体６０に
より、クシ歯６１ａを順次切り換えながら、夫々のクシ
歯６１ａと導電層６３との間に所定の直流電圧を印加し
てライン状の読取光を順次発光させ、該読取光で導電体
層５５を走査する。

【００６０】該走査により、光導電層５４内に正負の電
荷対が発生し、その内の正電荷が蓄電部５７に蓄積され
た信号電荷に引きつけられるように電荷輸送層５３内を
急速に移動し、蓄電部５７で信号電荷と電荷再結合し消
滅する。この過程における電荷の移動による電流が固体
検出部５６内に生じ、各クシ歯５５ａ毎に接続された電
流検出アンプ７１により、該電流が各クシ歯５５ａ毎に
並列的に検出される。読取光の走査による固体検出部５
６内を流れる電流は、信号電荷に応じたものであるか
ら、この電流を検出することは信号電荷を読み出したこ
とに対応する。

【００６１】ところで、本実施の形態においても、検出
器５０には、読出時間制御手段４５が設けられている。
該読出時間制御手段４５は、蓄電部５７に蓄積された信
号電荷を読み出す本読みに先立って、読出回路７０を使
って上記読出時間制御手段４０と同様に先読みを行う。
ここで、光読出方式の検出器を使用する場合の先読み
は、本読用の読取光の光量よりも低量の先読光を検出器
５０の固体検出部５６に照射して、蓄電部５７に蓄積さ
れている電荷の一部を読み出すことにより行う。例え
ば、ＥＬ発光体６０により、クシ歯６１ａと導電層６３
との間に本読時よりも低い直流電圧を印加したり、クシ
歯６１ａの切換えを早くして走査速度を速くする等し
て、ライン状の先読光を順次発光させ、この際に固体検
出部５６から出力される電流を電流検出アンプ７１によ
り検出する。順次発光の代わりに、本読時よりも低い直
流電圧を印加して全面露光してもよい。なお、先読光の
光量は本読用の読取光の光量よりも低量であって、蓄電
部５７に蓄積されている放射線情報を担持する信号電荷
の一部を外部に出力させることができる量をあればよ
く、これらの例に限定されず、公知の種々の方法を用い
ることができる。

【００６２】この先読みによって電流検出アンプ７１で
得られた画像信号に基づいてヒストグラム解析を行い、
読出時間を制御して信号範囲の合わせ込みを行うのは、
上述の光変換方式と同様である。

【００６３】なお、読出時間の制御に際しては、電流検
出アンプ７１の構成に応じて制御方法を変更するのはい
うまでもない。例えば、上述した出力アンプとコンデン
サから成る積分アンプ構成としたときには、図２に示し
たと同様に、コンデンサにＳＷを並列接続して、該ＳＷ
のオン／オフ時間を制御すればよい。また出力アンプと
抵抗から成る構成とした場合には、読取光の走査速度を
制御する等してもよい。

【００６４】上述の説明は、検出器を構成する固体検出
素子そのものを使用して先読みを行って、線量に拘わら
ず、放射線画像情報の所望範囲がＡ／Ｄ変換レンジの適
正な範囲（好ましくはレンジ一杯）の信号となるよう
に、読出時間を制御するものについて説明したが、本発
明は必ずしもこれに限定されるものではない。

【００６５】例えば、固体検出素子に入射した放射線の
線量そのものに限らず線量と対応関係にあるものを検出
するようにしてもよい。具体的には、図５に示すよう
に、放射線Ｒの線量を検出するフォトタイマ８０を設
け、読出時間制御手段４０’がフォトタイマ８０の検出
結果に応じて読出時間を制御することにより、フォトタ
イマ８０の検出レベルに拘わらず、画像信号Ｓ１の範囲
がＡ／Ｄ変換レンジの適正な範囲となるようにすること
ができる。

【００６６】このフォトタイマ８０は、検出器１０と一
体に設けてもよいし、別体としてもよい。また、検出器
１０側において被写体を透過した放射線Ｒを検出しても
よいし、放射線源側において発生した放射線の線量を検
出してもよい。どちらにしても、固体検出素子に入射す
る放射線の線量に対応する値（好ましくは、放射線画像
情報の所望範囲の最大値に対応する値）を求め、それに
応じて読出時間の制御を行えばよい。

【００６７】また光変換方式の検出器においては、放射
線に限らず、放射線を受けて蛍光体から発せられた蛍光
の発光量をフォトダイオード等で検出するようにしても
よい。

【００６８】以上、本発明の好ましい実施の形態につい
て説明したが、上述した実施の形態に限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、種々
の変更を行うことが可能である。要するに、本発明は、
読出時間を制御することのできる手段を備え、蓄電部に
蓄積された電荷の読出時間を、例えば、固体検出素子に
入射する放射線の線量等に応じて制御することによっ
て、線量等に拘わらず、検出器から出力される電気信号
（画像信号）の範囲を、常に所望の範囲にするものであ
ればよい。そして、これを実現するための、線量検出手
段や読出時間制御手段等が検出器と一体に設けられてい
るか、別体に設けられているかも問わない。一体型の方
が取り扱いが簡易であり、便利であるのはいうまでもな
い。

【００６９】また、検出器が１次元状のラインセンサで
あるか、２次元状のエリアセンサであるかも問わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による放射線固体検出器
（光変換方式）の概略構成を示すブロック図

【図２】上記検出器を構成する光電変換素子および読出
回路の一画素分の回路ブロック図

【図３】画像信号のヒストグラム解析の例と、読出時間
を変更することにより、画像信号の信号範囲を変更する
方法を説明する図

【図４】本発明の実施の形態による放射線固体検出器
（光読出方式）の概略構成を示すブロック図；斜視図
（Ａ）、Ｘ−Ｚ断面図（Ｂ）、Ｘ−Ｙ断面図（Ｃ）

【図５】本発明の他の実施の形態を示す図

【符号の説明】

１０，５０ 放射線固体検出器 ２０，５６ 固体検出部 ３０，７０ 読出回路 ４０，４５ 読出時間制御手段 ８０ フォトタイマ（線量検出手段）

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G088 EE01 FF02 GG09 GG20 GG21 JJ05 KK11 KK18 KK32 LL11 LL15 4M118 AA10 AB10 BA05 CA02 CB11 DD02 DD09 FB09 FB13 FB16 FC02 GA10 5C024 AA12 BA00 CA15 EA04 FA01 GA07 GA31 GA41 HA20 JA02 JA04 JA32

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の固体検出素子に蓄積された放射線
   情報を担持する電荷を読み出して前記放射線情報を表す
   電気信号を取得する放射線固体検出器の電荷読出方法に
   おいて、 前記固体検出素子の夫々に蓄積された電荷の読出時間を
   前記放射線固体検出器に入射した放射線の線量に応じて
   制御することを特徴とする電荷読出方法。
2. 【請求項２】 前記線量に拘わらず、前記電気信号の最
   大値が一定となるように前記制御を行うことを特徴とす
   る請求項１記載の電荷読出方法。
3. 【請求項３】 前記線量を、前記電気信号を取得するた
   めの前記固体検出素子とは別個に設けた線量検出手段に
   よって検出することを特徴とする請求項１または２記載
   の電荷読出方法。
4. 【請求項４】 前記電気信号を取得するための読出しに
   先立って、前記固体検出素子に蓄積されている電荷の一
   部を前記電気信号を取得するための読出時間よりも短い
   時間で読み出し、該読み出した電荷の電荷量に応じて前
   記制御を行うことを特徴とする請求項１または２記載の
   電荷読出方法。
5. 【請求項５】 前記放射線固体検出器が読取光を照射す
   ることによって電荷読出しをする光読出方式の検出器で
   ある場合において、 前記電気信号を取得するための読出しに先立って、前記
   電気信号を取得するための読取光の光量よりも低量の先
   読光を前記放射線固体検出器に照射して、前記固体検出
   素子に蓄積されている電荷の一部を読み出し、該読み出
   した電荷の電荷量に応じて前記制御を行うことを特徴と
   する請求項１または２記載の電荷読出方法。
6. 【請求項６】 前記固体検出素子に蓄積されている電荷
   の一部を読み出して、それに対応する電気信号を取得
   し、この取得した電気信号のうちの最大値に応じて前記
   制御を行うことを特徴とする請求項４または５記載の電
   荷読出方法。
7. 【請求項７】 固体検出素子に蓄積された放射線情報を
   担持する電荷を読み出して前記放射線情報を表す電気信
   号を取得する放射線固体検出器の電荷読出装置におい
   て、 前記固体検出素子の夫々に蓄積された電荷の読出時間を
   前記放射線固体検出器に入射した放射線の線量に応じて
   制御する読出時間制御手段を備えたことを特徴とする電
   荷読出装置。
8. 【請求項８】 放射線を受けて放射線情報を担持する電
   荷を蓄積する固体検出素子と、前記固体検出素子に蓄積
   された電荷を読み出して前記放射線情報を表す電気信号
   を取得する読出手段とを有してなる放射線固体検出器に
   おいて、 前記固体検出素子の夫々に蓄積された電荷の読出時間
   を、当該放射線固体検出器に入射した放射線の線量に応
   じて制御する読出時間制御手段を備えたことを特徴とす
   る放射線固体検出器。
9. 【請求項９】 前記読出時間制御手段が、前記線量に拘
   わらず、前記電気信号の最大値が一定となるように前記
   制御を行うものであることを特徴とする請求項８記載の
   放射線固体検出器。
10. 【請求項１０】 前記放射線固体検出器に入射した放射
    線の線量を検出する線量検出手段を、前記電気信号を取
    得するための前記固体検出素子とは別個に設けたことを
    特徴とする請求項９記載の放射線固体検出器。
11. 【請求項１１】 前記読出時間制御手段が、前記電気信
    号を取得するための読出しに先立って、前記固体検出素
    子に蓄積されている電荷の一部を前記電気信号を取得す
    るための読出時間よりも短い時間で読み出し、該読み出
    した電荷の電荷量に応じて前記制御を行うものであるこ
    とを特徴とする請求項９記載の放射線固体検出器。
12. 【請求項１２】 前記放射線固体検出器が、読取光を照
    射することによって電荷読出しをする光読出方式の検出
    器であって、 前記読出時間制御手段が、前記電気信号を取得するため
    の読出しに先立って、前記電気信号を取得するための読
    取光の光量よりも低量の先読光を当該放射線固体検出器
    に照射して得た、前記固体検出素子に蓄積されている電
    荷のうちの一部の電荷の電荷量に応じて前記制御を行う
    ものであることを特徴とする請求項９記載の放射線固体
    検出器。
13. 【請求項１３】 前記読出時間制御手段が、前記固体検
    出素子に蓄積されている電荷の一部を読み出して、それ
    に対応する電気信号を取得し、この取得した電気信号の
    うちの最大値に応じて前記制御を行うものであることを
    特徴とする請求項１１または１２記載の放射線固体検出
    器。