JP4655346B2 - Ｘ線撮影装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体にＸ線を照射し、その透過Ｘ線像を画像化するＸ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、Ｘ線撮影検査で主に使用される撮像系は以下のようなものである。
【０００３】
１）増感紙（蛍光体）とＸ線フィルムを組み合わせたスクリーン・フィルム撮影
２）輝尽発光体を塗布したプレート（イメージングプレート）を使用するコンピューテッド・ラジオグラフィー撮影
３）Ｘ線を光に変換するイメージインテンシファイア（Ｉ.Ｉ.）とテレビジョン装置（ＴＶ）を組み合わせて使用する撮影
しかしながら、近年、前記フィルム・スクリーン系や、イメージングプレートの様な携帯性、高解像度特性を有し、且つＩ．Ｉ．−ＴＶシステムの持つリアルタイム性を備える次世代Ｘ線装置として、液晶表示装置などに用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をスイッチングゲートに使用するものが提案されている。これにはＴＦＴパネルの上にフォトダイオードアレイを構成し、その上にＸ線蛍光板をおいて画像を読み出す技術、あるいは蛍光板の代わりにＸ線を電荷に直接変換する光導電体材料を用いて直接ＴＦＴパネルで読み出す技術などの方式が提案されている。
【０００４】
第１の方式は、Ｘ線検出面にＸ線を光に変換する蛍光体とその光を電荷に変換するフォトダイオードアレイ、電荷を蓄積するコンデンサ、電荷を読み取るＴＦＴスイッチ等から構成される。
【０００５】
第２の方式は、Ｘ線検出面にＸ線を直接電荷に変換する半導体層からなる光導電体部と電荷を蓄積するコンデンサ、電荷を読み取るＴＦＴスイッチ等から構成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記Ｘ線撮影装置においては、撮影領域の物理的解像度は個々のＴＦＴ等により構成される画素サイズに固定であり、より高解像度化の必要がある場合は、ＴＦＴを含めた画素構成要素をより細密化する必要がある。しかしながら細密化は製造プロセスの能力より制限される。また、個々のＴＦＴ等により構成される画素間は密着しているため、画素間にクロストークが発生し、実質の解像度は、前記物理的解像度より低下するという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００８】
請求項１の発明は、被検体からの透過Ｘ線を電荷に変換するＸ線電荷変換手段と、これら複数のＸ線電荷変換手段の各々に電圧を印加するための対向する２つの電極と、電極の一方に接続され、これら複数のＸ線電荷変換手段に発生する電荷を各々蓄積する電荷蓄積手段と、蓄積された電荷を各々読み出す電荷読み出し手段とよりなり、電荷蓄積部と接続される電極に対向するもう一方の電極が、画素内で分離された複数の電極より構成されることを要旨とする。
【０００９】
この発明によれば、画素を構成する要素を全て細密化することなく、撮像領域内で必要な範囲の解像度を向上可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、複数の電極への電圧印加が時分割に制御されるとともに、時分割タイミングに同期して、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出す制御をおこなうことを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば画素を構成する要素を全て細密化することなく、解像度を向上させるとともに、電圧印加されていない電極に対応するＸ線電荷変換手段の暗電流を低下せしめ、Ｘ線感度を向上させることが可能となる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１において、フィルタの位置が、複数のＸ線電荷変換手段に対して位置可動とするとともに、フィルタの位置に対応して、電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極への電圧印加が制御されるとともに、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出す制御をおこなうことを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、画素を構成する要素を全て細密化することなく、解像度を向上させるとともに、電圧印加されていない電極に対応するＸ線電荷変換手段の暗電流を低下せしめ、Ｘ線感度を向上させる。また、電圧の印加されていないセンサに対する不用なＸ線照射を避けることにより、Ｘ線電荷変換手段のＸ線照射寿命が向上可能となる。
【００１４】
請求項４は、請求項３において、電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極の各々に対応するフィルタＸ線通過孔の面積が、電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極各々の面積よりも小さな通過面積を有することを要旨とする。
【００１５】
この発明によれば、Ｘ線を電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極各々の面積よりも狭い範囲にＸ線を照射可能となり、複数の電極個々の周囲へのＸ線を遮断可能となるため、複数の電極により構成される画素間のクロストークが減少し、解像度が向上する。
【００１６】
請求項５は、請求項１、２、３、４において電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極に対応して、Ｘ線電荷変換手段を分離形成したことを要旨とする。
【００１７】
この発明によれば、請求項１、２、３、４において、画素間のクロストークが減り、解像度が向上する。
【００１８】
請求項６は、請求項３、４において、フィルタの位置に応じて、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出すことにより構成される被写体の透過Ｘ線像を構成する際、隣接する、或いは複数のＸ線電荷変換手段より読み出される電荷量を合成した量を、画像構成に使用することを要旨とする。
【００１９】
この発明によれば、縦、横比が被検体に等しい画像が構成可能となる。
【００２０】
請求項７は、請求項２において、時分割タイミングに同期して、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出すことにより構成される被写体の透過Ｘ線像を構成する際、隣接する、或いは複数のＸ線電荷変換手段より読み出される電荷量を合成した量を、画像構成に使用することを要旨とする。
【００２１】
請求項８は、請求項１ないし７において、Ｘ線電荷変換手段は光導電体であることを要旨とする。
【００２２】
請求項９は、請求項１ないし７において、Ｘ線電荷変換手段は蛍光体とフォトダイオードであることを要旨とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、第１の実施形態であるＸ線撮影装置のＸ線検出器の一部の構成を模式的に示したものである。
【００２５】
本Ｘ線検出器は複数の画素からなるＸ線電荷変換手段が、格子状に配列されたゲート線６と読出し線４に囲まれた範囲を１画素としてマトリックス状に配列されている。１は画素電極であり、各画素電極１に電荷蓄積部２、電荷読み出し手段としてのＴＦＴ３のドレイン側が接続され、制御線としてのゲート線６に前記ＴＦＴ３のゲートが、読出し線４に前記ＴＦＴ３のソースが接続されている。ＴＦＴ３は薄膜トランジスタであり、電界効果トランジスタからなる。また、ゲート線６は制御回路部としてのゲートドライバ７、読出し線４は読出し回路５に接続される。
【００２６】
図中、明示はしていないが、ＴＦＴ３、画素電極１、電荷蓄積部１の画素位置による区別をするため、ゲート線６ａ列に対してはａ〜ｄを、ゲート線６ｂ列に対してはｅ〜ｈ、ゲート線６ｃ列に対してはｉ〜ｌ、ゲート線６ｄ列に対してはｍ〜ｐを、それぞれのＴＦＴ３、画素電極１、電荷蓄積部１に付記し、画素毎に区別可能とした。
【００２７】
図２にＸ線検出器単一画素に対応する断面の模式図を示す。図２において複数のＸ線電荷変換手段は基板１０の上部であって、画素電極１と上部電極１１と光導電体１２より構成される。光導電体１２はＰｂＩ2（沃化鉛）より形成される
。ＰｂＩ2の上部電極１１には高電位が印加され、上部電極１１より、画素電極
１に向けて電界が発生している。Ｘ線曝射によりＰｂＩ2内に発生した負電荷は
、上部電極１１に集められ、正電荷は画素電極１に集められる。画素電極１には電荷蓄積部２（コンデンサ）がＧＮＤに接続された電極１３と絶縁層１４とで構成され、前記集荷された正電荷を蓄積する。ＴＦＴ３はゲート線６に接続されるゲート電極１５、画素電極１に接続されるドレイン電極１６、読出し線４に接続されるソース電極１７等で構成される。なお、上部電極１１は、マトリックス状に配列された各々の画素に対して図１に示すごとく、１枚の共通電極として構成されている。
【００２８】
図３にＸ線検出器単一画素に対応する等価回路概略図を示す。光導電体１２は、図３に示すようにコンデンサで表せ、電荷蓄積部２を形成するコンデンサと接続される。Ｘ線曝射により光電変換部１２は入射Ｘ線に応じて電荷を発生させ、電荷蓄積部２に蓄積される。この状態でゲート線６を介してＴＦＴ３を構成するゲート電極１５とソース電極１７間にスレシホールド電圧Ｖｔｈ以上の電圧Ｖｇｓが印加されると、ＴＦＴ３は導通状態となり、電荷蓄積部２に蓄積された電荷が読出し線４を介して増幅器８等より構成される読出し回路５により読み出される。
【００２９】
図１に戻り、Ｘ線曝射終了後に、ゲートドライバ７からのゲート制御信号Ｖｇｓが、ゲート線６ａに加えられると、ゲート線６ａに接続されるＴＦＴ３ａ〜３ｄが全て導通状態となり、Ｘ線曝射量に応じて各電荷蓄積部２ａ〜２ｄに蓄積された電荷が、それぞれ読出し線４ａ〜４ｄに読み出される。読み出された信号は読出し回路５に構成される増幅器８ａ〜８ｄにより増幅された後、マルチプレクサ９によりパラレル信号からシリアル信号に変換され、図示してはいないＡ／Ｄ変換器に入力され、対応する画素の電荷量に応じた１列のデジタル画像信号となる。以上の動作をゲート線６ａより、６ｄまで順次繰り返すことにより、２次元のＸ線撮影像（静止画）やＸ線透視像（動画）が得られる。
【００３０】
図４において、図２と同一番号は同一構成要素を示し、ａ〜ｐは図１において、画素電極１、電荷蓄積部２、ＴＦＴ３により構成される各画素に対応している。１８は本発明によるところのフィルタであり、Ｘ線を遮断するため、鉛で構成され、通過孔１９が形成されている。図中、フィルタ１８は上部電極１１と離れて記載されているが、実際は密着して構成される。通過孔１９はａ〜ｐの各画素に対応して形成され、各画素の周囲を残して、各画素より小さく形成される。なお、フィルタ１８は説明の容易のため、図１、及び図２には記載していない。
【００３１】
Ｘ線が曝射され、被検体を通過したＸ線は、矢印２０のように通過孔１９の部分のみフィルタを通過し、対応する画素の、画素電極１と上部電極１１と光導電体１２より構成されるＸ線電荷変換手段に入射し、既に説明した方式で画像信号として読み出される。この際、各画素間の境界領域にはフィルタ１８によりＸ線の入射が制限されるため、画素境界上における上部電極１１と画素電極１との間に発生する電界の不均一や、光導変換部１２に入射したＸ線の散乱等による画素間のクロストークが低減される。
【００３２】
（実施の形態２）
図５に第２の実施形態を示す。図中、図４と同一番号は第１の図４と同一構成要素である。２１は本実施形態に特徴のフィルタである。フィルタ２１は矢印２４に示すように、図示はしていないが、圧電アクチュエータにより図上、上下に移動可能に構成される。フィルタ２１以外の構成要素３５は、図１、図２、図３で説明した第１の実施形態と同一構成要素であり、また、図１、図２、図３と同一番号は、同じく同一構成要素であることを示す。図５においてフィルタ２１に形成された通過孔２２は、画素ａ〜ｐに対応し、その画素面積の半分より小さく、それぞれ形成され、各画素に対する通過孔の位置が、全ての画素で同一となるよう配置される。即ち、図５においては、各画素の下半分、ａ２〜ｐ２にＸ線が照射される位置に配置される。Ｘ線が曝射されると、透過Ｘ線は、矢印２３に示すように、まず、フィルタ２１の通過孔が面する、各画素の下半分ａ２〜ｐ２に対応する領域のみの光導電体１２に照射され、各画素の下半分の領域における透過Ｘ線量に応じて、光導電体１２に電荷が発生する。その後第１の実施形態と同様な動作にて、画像データを取得する。次にフィルタ２１を移動し、通過孔２２が各画素の上半分ａ１〜ｐ１に対応する位置で停止する。ここで再び、Ｘ線を曝射し、同様に画像データを取得する。従って実施の形態２においては、画素電極１、電荷蓄積部２、ＴＦＴ３等で構成される１画素のサイズは実施の形態１と同一であるが、フィルタ２１を移動して、それぞれ１画素に対する透過Ｘ線の照射領域を上下半分に分けて、時分割に画像データを取得することにより、擬似的に図上で解像度が縦方向に２倍に撮影が可能となる。
【００３３】
なお、本実施例においては、画素ａ〜ｐのサイズの縦、横比は概１：１の正方形の画素であるが、本実施例により得られた画像データは、概２：１となる。そこで、例えばａ１とｅ１画素データの平均値により、その中間位置の画像データを構成し、縦、横比が概１：１となるように、画像を再構成した。
【００３４】
なお、本発明においてはフィルタ２１は圧電アクチュエータにより駆動するとしたが、本発明はかかる駆動方法によるものではなく、例えばエンコーダとサーボモータを使用して駆動しても良いことはもちろんである。
【００３５】
（実施の形態３）
図６、７、８に実施の形態３を示す。図中、図１、２、３、４と同一番号は実施の形態１と同一構成要素である。図６、７、８において本実施の形態の特徴は、実施の形態１における上部電極１１を画素内で分離して、上部電極２５とした点である。また、図６、及び図７において示されるように本実施例においては、各画素に対して読出し線４と平行に、図上、各画素の上下半分を分割するかたちで上部電極２５ａ、２５ｂを形成した。図７において、スイッチ２６がオンとなると、スイッチ２６と接続された上部電極２５ａに電圧が印加され、上部電極２５ａと画素電極１との間に電界が発生し、スイッチ２７がオンとなると上部電極２５ｂに電圧が印加され、画素電極１との間に電界が発生する。従って、まず、スイッチ２６をオン、２７をオフの状態で図６に示す矢印２８の方向からＸ線を曝射し、第１の実施形態と同様な動作にて、画像データを取得する。次にスイッチ２７をオン、スイッチ２６をオフの状態でＸ線を曝射し、画像データを取得する。
【００３６】
以上のように、実施の形態２と同様に、画素電極１、電荷蓄積部２、ＴＦＴ３等で構成される１画素のサイズは実施の形態１と同一であるが、上部電極２５ａ、及び２５ｂへの電圧印加を時分割に行い、それぞれＸ線を照射し、画像データを取得することにより、擬似的に図上で解像度が縦方向に２倍に撮影が可能となる。
【００３７】
また、１画素のサイズに対応する上部電極１１の面積に対して、２５ａ、２５ｂと電極を分割し、一方の印加電圧をオフ制御するため、実施の形態１における１画素当たりの暗電流が低減し、分割電極２５ａ或いは２５ｂに対応する画素当たりのＸ線に対する感度が向上した。
【００３８】
なお、本実施例においては、実施の形態２と同様に画素ａ〜ｐのサイズの縦、横比は概１：１の正方形の画素であるが、本実施例により得られた画像データは、概２：１となる。そこで、例えばａ１とｅ１画素データの平均値により、その中間位置の画像データを構成し、縦、横比が概１：１となるように、画像を再構成した。
【００３９】
本実施例においては、上部電極２５を読出し線と平行に、画素毎に上部電極２５ａと２５ｂに２分割としたが、本発明はかかる分割方向や分割数によるものではなく、例えば、ゲート線と平行に分離し、分割数も３以上としてもよいことはもちろんである。また、本実施例においてはＸ線照射を上部電極２５ａと２５ｂへの時分割電圧印加に同期して曝射するタイミングとしたが、本発明はかかる分割された上部電極への電圧印加タイミングや、Ｘ線照射タイミングによるものではなく、例えば、Ｘ線連続曝射中に、上部電極２５ａへの電圧印加と画像データの読出し、引き続いて上部電極２５ｂへの電圧印加と画像データの読出しとしてもよい。また、各画素ごとの上部電極分割を２分割とし、スイッチを用いて同時に印加する上部電極を２つの組に分けたが、本発明はかかる電圧印加方法によるものではなく、例えば分割電極毎に電圧を順次印加し画像データを取得してもよいし、高解像度が必要な撮像領域のみ、分割制御し、他は分割制御しなくてもよい。
【００４０】
（実施の形態４）
図９に実施の形態４を示す。実施の形態４は実施の形態２のフィルタ２１と実施の形態３を組み合わせたことを特徴とする。図中、図５と図６と同一番号は、それぞれ実施の形態２と実施の形態３と同一構成要素である。
【００４１】
図９において、フィルタ２１は矢印２８に示すように、図示はしていないが、圧電アクチュエータにより図上、上下に移動可能に構成される。フィルタ２１に形成された通過孔２２は、画素ａ〜ｐに対応し、その画素面積の半分より小さく、それぞれ形成され、各画素に対する通過孔の位置が、全ての画素で同一となるよう形成される。即ち、図９においては、各画素の下半分、ａ２〜ｐ２にＸ線が照射される位置に配置される。そして実施の形態３と同様に、スイッチ２６をオン、２７をオフの状態で図６に示す矢印２８の方向からＸ線を曝射し、第１の実施形態と同様な動作にて、画像データを取得する。次にフィルタ２１を移動し、通過孔２２が画素のａ１〜ｐ１に対応する位置で停止させ、スイッチ２７をオン、スイッチ２６をオフの状態でＸ線を曝射し、画像データを取得する。なお、本実施例においては、画素ａ〜ｐのサイズの縦、横比は概１：１の正方形の画素であるが、本実施例により得られた画像データは、概１：２となる。そこで、例えばａ１とｅ１画素データの平均値により、その中間位置の画像データを構成し、縦、横比が概１：１となるように、再構成した。
【００４２】
以上のように、実施の形態２、或いは３と同様に、画素電極１、電荷蓄積部２、ＴＦＴ３等で構成される１画素のサイズは実施の形態１と同一であるが、フィルタ２１の移動にあわせて、上部電極２５ａ、及び２５ｂへの電圧印加を時分割に行い、それぞれＸ線を照射し、画像データを取得することにより、擬似的に図上で解像度が縦方向に２倍に撮影が可能となる。また、１画素のサイズに対応する上部電極１１の面積に対して、２５ａ、２５ｂと電極を分割し、一方の印加電圧をオフ制御するため、実施の形態１における１画素当たりの暗電流が低減し、分割電極２５に対応する分割画素当たりのＸ線に対する感度が向上するとともに、実施の形態３においては、分割された上部電極２５と画素電極１の電界分布が、上部電極２５への電圧印加方法に従って異なった電界分布となり、殊に上部電極２５の分割した方向と垂直な方向に、即ち、図７においてゲート線６と平行な方向に、１画素に対応する上部電極２５ａ或いは２５ｂに対して、複数の画素電極１との間に電界が発生し、クロストークが発生するが、本実施例においては、画像を取得しない分割画素に対してＸ線照射をフィルタ２１により遮断するため、クロストークを削減し、解像度を向上する効果がある。さらにフィルタ２１により光導電体１２に対して不要なＸ線照射を防ぐことにより、光導電体１２のＸ線照射による劣化を少なくし、寿命を延ばす効果がある。また、フィルタ２１の通過孔２２の大きさを、図９の２８に示すように、例えば画素Ｐの分割画素Ｐ２に対応する分割電極２５ａよりも小さく形成することにより、Ｘ線の対応画素以外への照射を低減し、クロストークを削減することにより、より解像度を向上させた。
【００４３】
なお、実施の形態２と同様に、本発明においてはフィルタ２１は圧電アクチュエータにより駆動するとしたが、本発明はかかる駆動方法によるものではなく、例えばエンコーダとサーボモータを使用して駆動しても良いことはもちろんである。また、上部電極２５を読出し線と平行に、画素毎のに上部電極２５ａと２５ｂに２分割としたが、本発明はかかる分割方向や分割数によるものではなく、例えば、ゲート線と平行に分離し、分割数も３以上としてもよいことはもちろんである。また、Ｘ線照射をフィルタ２１の位置に応じて、上部電極２５ａと２５ｂへの時分割電圧印加を制御して曝射するタイミングとしたが、本発明はかかる分割された上部電極への電圧印加タイミングや、Ｘ線照射タイミングによるものではなく、例えば、Ｘ線連続曝射中に、上部電極２５ａへの電圧印加と画像データの読出し、引き続いてフィルタ２１を移動後、上部電極２５ｂへの電圧印加と画像データの読出しとしてもよい。また、本実施例においては、各画素ごとの上部電極分割を２分割とし、スイッチを用いて同時に印加する上部電極を２つの組に分けたが、本発明はかかる電圧印加方法によるものではなく、例えば分割電極毎に電圧を順次印加し画像データを取得してもよい。
【００４４】
（実施の形態５）
図１０に実施の形態５を示す。実施の形態５は、実施の形態３、４において分割した上部電極２５ａ、２５ｂに対応して、Ｘ電荷変換手段を分離形成し２９ａ、２９ｂとしたものである。その他の構成は実施の形態３、４と全て同一である。実施の形態４で示したように、分割された上部電極２５と画素電極１の電界分布が、上部電極２５への電圧印加方法に従って異なった電界分布となり、殊に上部電極２５の分割した方向と垂直な方向に、即ち、図７においてゲート線と平行な方向に、１画素に対応する上部電極２５ａ或いは２５ｂに対して、複数の画素電極１との間に電界が発生し、クロストークが発生するが、本実施例により、本クロストークをほぼなくすことができ、解像度を向上させることができる。
【００４５】
（実施の形態６）
図１１、及び図１２に第６の実施形態を示す。第６の実施形態は、実施の形態１、２、３、４における複数の光導電体が、光電変換素子の上にＸ線蛍光板を構成することを特徴とする。図中、図２、図３と同一番号は第１の実施形態と同一な構成要素である。図１１において３１は画素ごとに構成されるフォトダイオードであり、３０はフォトダイオード３１の静電容量成分による電荷蓄積部である。
【００４６】
３は第１スイッチ部としてのＴＦＴ３であり、５は読出し回路、９は読出し回路の一部を構成する増幅器である。
【００４７】
Ｘ線曝射の前にＴＦＴ３を導通状態とし、フォトダイオード３１に逆バイアスを印加すると、電荷蓄積部３０にはフォトダイオードのカソード側にプラスの、アノード側にマイナスの電荷が蓄積する。ＴＦＴ３をゲート線６により非導通状態でＸ線を曝射すると、フォトダイオード３１はＸ線照射量に応じて電荷を発生し、電荷蓄積部３０に蓄積された電荷を打ち消す。ここで再度ＴＦＴ３を導通状態とすることで、再度、逆バイアスにより充電される。この充電電荷を読出し回路５を構成する増幅器９により読み出す。
【００４８】
図１２に第６の実施形態におけるＸ線検出器の単一画素の断面模式図を示す。３３はＸ線を光に変換する蛍光体でＧｄ2Ｏ2Ｓよりなり、画素内のＸ線の曝射量に応じて光に変換する。
【００４９】
３１はフォトダイオードであり、画素内でＸ線により変換された光の入射量に応じて電荷を発生する。３２は上部電極で、図１１に示したようにフォトダイオード３２に逆バイアスを印加する。上部電極３２は、実施の形態１、２、３、４の上部電極１１、２５に対応する。よって、光導電体の構成は異なるが、それ以降の構成要件は実施形態１、２、３、４とゲート線６の制御電圧や読出し線４を流れる電流方向等を除くと同様であり省略するが、実施形態１、２、３、４と全く同様な構成が可能となる。
【００５０】
なお、本実施例においては蛍光体としてＧｄ2Ｏ2Ｓを使用したが、ＣｄＷｏ4、ＣｓＩ、ＢａＦＣｌ等の蛍光体のいずれでもよいことはもちろんである。
【００５１】
【発明の効果】
実施の形態１に示す発明によれば、Ｘ線を物理的画素サイズより小さな穴のみより通過させ、個々のＸ線電荷変換手段に入射させ、画素の周囲へのＸ線を遮断可能となるため、画素間のクロストークが減少し、解像度が向上する。
【００５２】
実施の形態２に示す発明によれば、画素を構成する要素を細密化することなく、解像度が向上する。また、被写体の透過Ｘ線像を構成する際、隣接する、或いは周辺のＸ線電荷変換手段より読み出される電荷量を合成した量を、画像構成に使用することにより、縦、横比が被検体に等しい画像が構成可能となる。
【００５３】
実施の形態３に示す発明によれば、上部電極のみを細密化することにより、画素を構成する要素を全て細密化することなく、撮像領域内で必要な範囲の解像度を向上可能となるとともに、電圧印加されていない電極に対応するＸ線電荷変換手段の暗電流を低下せしめ、Ｘ線感度を向上させることが可能となる。
【００５４】
実施の形態４に示す発明によれば、画素を構成する要素を全て細密化することなく、解像度を向上させるとともに、電圧印加されていない電極に対応するＸ線電荷変換手段の暗電流を低下せしめ、Ｘ線感度を向上させる。また、電圧の印加されていないセンサに対する不用なＸ線照射を避けることにより、クロストークが減少し、解像度が向上するとともに、Ｘ線電荷変換手段のＸ線照射寿命が向上する。
【００５５】
実施の形態５に示す発明によれば、殊に上部電極の分割した方向と垂直な方向に発生するクロストークをほぼなくすことができ、解像度を向上させることができる。
【００５６】
実施の形態６に示す発明によれば、実施の形態１、２、３、４における複数のＸ線電荷変換手段が、光電変換素子の上にＸ線蛍光板により構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１におけるＸ線検出器の一部分の構成模式図
【図２】 本発明の実施の形態１におけるＸ線検出器単一画素に対応する断面の模式図
【図３】 本発明の実施の形態１におけるＸ線検出器単一画素に対応する等価回路概略図
【図４】 本発明の実施の形態１におけるＸ線検出器の全体構成模式図
【図５】 本発明の実施の形態２におけるＸ線検出器の全体構成模式図
【図６】 本発明の実施の形態３におけるＸ線検出器の全体構成模式図
【図７】 本発明の実施の形態３におけるＸ線検出器の一部分の構成模式図
【図８】 本発明の実施の形態３におけるＸ線検出器単一画素に対応する断面の模式図
【図９】 本発明の実施の形態４におけるＸ線検出器の全体構成模式図
【図１０】 本発明の実施の形態５におけるＸ線検出器単一画素に対応する断面模式図
【図１１】 本発明の実施の形態６におけるＸ線検出器単一画素に対応する等価回路概略図
【図１２】 本発明の実施の形態６におけるＸ線検出器単一画素に対応する断面の模式図
【符号の説明】
１ 画素電極
２ 電荷蓄積部
３ ＴＦＴ
４ 読出し線
５ 読出し回路
６ ゲート線
７ ゲートドライバ
８ 増幅器
１０ 基板
１１ 上部電極
１２ 光電変換部
１８ フィルタ
１９ 通過孔
２１ フィルタ
２２ 通過孔
２５ａ 上部電極
２５ｂ 上部電極
３０ 電荷蓄積部
３１ フォトダイオード
３３ 蛍光体
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体にＸ線を照射し、その透過Ｘ線像を画像化するＸ線撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、Ｘ線撮影検査で主に使用される撮像系は以下のようなものである。
【０００３】
１）増感紙（蛍光体）とＸ線フィルムを組み合わせたスクリーン・フィルム撮影
２）輝尽発光体を塗布したプレート（イメージングプレート）を使用するコンピューテッド・ラジオグラフィー撮影
３）Ｘ線を光に変換するイメージインテンシファイア（Ｉ.Ｉ.）とテレビジョン装置（ＴＶ）を組み合わせて使用する撮影
しかしながら、近年、前記フィルム・スクリーン系や、イメージングプレートの様な携帯性、高解像度特性を有し、且つＩ．Ｉ．−ＴＶシステムの持つリアルタイム性を備える次世代Ｘ線装置として、液晶表示装置などに用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）をスイッチングゲートに使用するものが提案されている。これにはＴＦＴパネルの上にフォトダイオードアレイを構成し、その上にＸ線蛍光板をおいて画像を読み出す技術、あるいは蛍光板の代わりにＸ線を電荷に直接変換する光導電体材料を用いて直接ＴＦＴパネルで読み出す技術などの方式が提案されている。
【０００４】
第１の方式は、Ｘ線検出面にＸ線を光に変換する蛍光体とその光を電荷に変換するフォトダイオードアレイ、電荷を蓄積するコンデンサ、電荷を読み取るＴＦＴスイッチ等から構成される。
【０００５】
第２の方式は、Ｘ線検出面にＸ線を直接電荷に変換する半導体層からなる光導電体部と電荷を蓄積するコンデンサ、電荷を読み取るＴＦＴスイッチ等から構成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記Ｘ線撮影装置においては、撮影領域の物理的解像度は個々のＴＦＴ等により構成される画素サイズに固定であり、より高解像度化の必要がある場合は、ＴＦＴを含めた画素構成要素をより細密化する必要がある。しかしながら細密化は製造プロセスの能力より制限される。また、個々のＴＦＴ等により構成される画素間は密着しているため、画素間にクロストークが発生し、実質の解像度は、前記物理的解像度より低下するという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【０００８】
請求項１の発明は、被検体からの透過Ｘ線を電荷に変換するＸ線電荷変換手段と、これら複数のＸ線電荷変換手段の各々に電圧を印加するための対向する２つの電極と、電極の一方に接続され、これら複数のＸ線電荷変換手段に発生する電荷を各々蓄積する電荷蓄積手段と、蓄積された電荷を各々読み出す電荷読み出し手段とよりなり、電荷蓄積部と接続される電極に対向するもう一方の電極が、画素内で分離された複数の電極より構成されることを要旨とする。
【０００９】
この発明によれば、画素を構成する要素を全て細密化することなく、撮像領域内で必要な範囲の解像度を向上可能となる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１において、複数の電極への電圧印加が時分割に制御されるとともに、時分割タイミングに同期して、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出す制御をおこなうことを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば画素を構成する要素を全て細密化することなく、解像度を向上させるとともに、電圧印加されていない電極に対応するＸ線電荷変換手段の暗電流を低下せしめ、Ｘ線感度を向上させることが可能となる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１において、フィルタの位置が、複数のＸ線電荷変換手段に対して位置可動とするとともに、フィルタの位置に対応して、電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極への電圧印加が制御されるとともに、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出す制御をおこなうことを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、画素を構成する要素を全て細密化することなく、解像度を向上させるとともに、電圧印加されていない電極に対応するＸ線電荷変換手段の暗電流を低下せしめ、Ｘ線感度を向上させる。また、電圧の印加されていないセンサに対する不用なＸ線照射を避けることにより、Ｘ線電荷変換手段のＸ線照射寿命が向上可能となる。
【００１４】
請求項４は、請求項３において、電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極の各々に対応するフィルタＸ線通過孔の面積が、電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極各々の面積よりも小さな通過面積を有することを要旨とする。
【００１５】
この発明によれば、Ｘ線を電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極各々の面積よりも狭い範囲にＸ線を照射可能となり、複数の電極個々の周囲へのＸ線を遮断可能となるため、複数の電極により構成される画素間のクロストークが減少し、解像度が向上する。
【００１６】
請求項５は、請求項１、２、３、４において電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極に対応して、Ｘ線電荷変換手段を分離形成したことを要旨とする。
【００１７】
この発明によれば、請求項１、２、３、４において、画素間のクロストークが減り、解像度が向上する。
【００１８】
請求項６は、請求項３、４において、フィルタの位置に応じて、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出すことにより構成される被写体の透過Ｘ線像を構成する際、隣接する、或いは複数のＸ線電荷変換手段より読み出される電荷量を合成した量を、画像構成に使用することを要旨とする。
【００１９】
この発明によれば、縦、横比が被検体に等しい画像が構成可能となる。
【００２０】
請求項７は、請求項２において、時分割タイミングに同期して、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出すことにより構成される被写体の透過Ｘ線像を構成する際、隣接する、或いは複数のＸ線電荷変換手段より読み出される電荷量を合成した量を、画像構成に使用することを要旨とする。
【００２１】
請求項８は、請求項１ないし７において、Ｘ線電荷変換手段は光導電体であることを要旨とする。
【００２２】
請求項９は、請求項１ないし７において、Ｘ線電荷変換手段は蛍光体とフォトダイオードであることを要旨とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、第１の実施形態であるＸ線撮影装置のＸ線検出器の一部の構成を模式的に示したものである。
【００２５】
本Ｘ線検出器は複数の画素からなるＸ線電荷変換手段が、格子状に配列されたゲート線６と読出し線４に囲まれた範囲を１画素としてマトリックス状に配列されている。１は画素電極であり、各画素電極１に電荷蓄積部２、電荷読み出し手段としてのＴＦＴ３のドレイン側が接続され、制御線としてのゲート線６に前記ＴＦＴ３のゲートが、読出し線４に前記ＴＦＴ３のソースが接続されている。ＴＦＴ３は薄膜トランジスタであり、電界効果トランジスタからなる。また、ゲート線６は制御回路部としてのゲートドライバ７、読出し線４は読出し回路５に接続される。
【００２６】
図中、明示はしていないが、ＴＦＴ３、画素電極１、電荷蓄積部１の画素位置による区別をするため、ゲート線６ａ列に対してはａ〜ｄを、ゲート線６ｂ列に対してはｅ〜ｈ、ゲート線６ｃ列に対してはｉ〜ｌ、ゲート線６ｄ列に対してはｍ〜ｐを、それぞれのＴＦＴ３、画素電極１、電荷蓄積部１に付記し、画素毎に区別可能とした。
【００２７】
図２にＸ線検出器単一画素に対応する断面の模式図を示す。図２において複数のＸ線電荷変換手段は基板１０の上部であって、画素電極１と上部電極１１と光導電体１２より構成される。光導電体１２はＰｂＩ2（沃化鉛）より形成される
。ＰｂＩ2の上部電極１１には高電位が印加され、上部電極１１より、画素電極
１に向けて電界が発生している。Ｘ線曝射によりＰｂＩ2内に発生した負電荷は
、上部電極１１に集められ、正電荷は画素電極１に集められる。画素電極１には電荷蓄積部２（コンデンサ）がＧＮＤに接続された電極１３と絶縁層１４とで構成され、前記集荷された正電荷を蓄積する。ＴＦＴ３はゲート線６に接続されるゲート電極１５、画素電極１に接続されるドレイン電極１６、読出し線４に接続されるソース電極１７等で構成される。なお、上部電極１１は、マトリックス状に配列された各々の画素に対して図１に示すごとく、１枚の共通電極として構成されている。
【００２８】
図３にＸ線検出器単一画素に対応する等価回路概略図を示す。光導電体１２は、図３に示すようにコンデンサで表せ、電荷蓄積部２を形成するコンデンサと接続される。Ｘ線曝射により光電変換部１２は入射Ｘ線に応じて電荷を発生させ、電荷蓄積部２に蓄積される。この状態でゲート線６を介してＴＦＴ３を構成するゲート電極１５とソース電極１７間にスレシホールド電圧Ｖｔｈ以上の電圧Ｖｇｓが印加されると、ＴＦＴ３は導通状態となり、電荷蓄積部２に蓄積された電荷が読出し線４を介して増幅器８等より構成される読出し回路５により読み出される。
【００２９】
図１に戻り、Ｘ線曝射終了後に、ゲートドライバ７からのゲート制御信号Ｖｇｓが、ゲート線６ａに加えられると、ゲート線６ａに接続されるＴＦＴ３ａ〜３ｄが全て導通状態となり、Ｘ線曝射量に応じて各電荷蓄積部２ａ〜２ｄに蓄積された電荷が、それぞれ読出し線４ａ〜４ｄに読み出される。読み出された信号は読出し回路５に構成される増幅器８ａ〜８ｄにより増幅された後、マルチプレクサ９によりパラレル信号からシリアル信号に変換され、図示してはいないＡ／Ｄ変換器に入力され、対応する画素の電荷量に応じた１列のデジタル画像信号となる。以上の動作をゲート線６ａより、６ｄまで順次繰り返すことにより、２次元のＸ線撮影像（静止画）やＸ線透視像（動画）が得られる。
【００３０】
図４において、図２と同一番号は同一構成要素を示し、ａ〜ｐは図１において、画素電極１、電荷蓄積部２、ＴＦＴ３により構成される各画素に対応している。１８は本発明によるところのフィルタであり、Ｘ線を遮断するため、鉛で構成され、通過孔１９が形成されている。図中、フィルタ１８は上部電極１１と離れて記載されているが、実際は密着して構成される。通過孔１９はａ〜ｐの各画素に対応して形成され、各画素の周囲を残して、各画素より小さく形成される。なお、フィルタ１８は説明の容易のため、図１、及び図２には記載していない。
【００３１】
Ｘ線が曝射され、被検体を通過したＸ線は、矢印２０のように通過孔１９の部分のみフィルタを通過し、対応する画素の、画素電極１と上部電極１１と光導電体１２より構成されるＸ線電荷変換手段に入射し、既に説明した方式で画像信号として読み出される。この際、各画素間の境界領域にはフィルタ１８によりＸ線の入射が制限されるため、画素境界上における上部電極１１と画素電極１との間に発生する電界の不均一や、光導変換部１２に入射したＸ線の散乱等による画素間のクロストークが低減される。
【００３２】
（実施の形態２）
図５に第２の実施形態を示す。図中、図４と同一番号は第１の図４と同一構成要素である。２１は本実施形態に特徴のフィルタである。フィルタ２１は矢印２４に示すように、図示はしていないが、圧電アクチュエータにより図上、上下に移動可能に構成される。フィルタ２１以外の構成要素３５は、図１、図２、図３で説明した第１の実施形態と同一構成要素であり、また、図１、図２、図３と同一番号は、同じく同一構成要素であることを示す。図５においてフィルタ２１に形成された通過孔２２は、画素ａ〜ｐに対応し、その画素面積の半分より小さく、それぞれ形成され、各画素に対する通過孔の位置が、全ての画素で同一となるよう配置される。即ち、図５においては、各画素の下半分、ａ２〜ｐ２にＸ線が照射される位置に配置される。Ｘ線が曝射されると、透過Ｘ線は、矢印２３に示すように、まず、フィルタ２１の通過孔が面する、各画素の下半分ａ２〜ｐ２に対応する領域のみの光導電体１２に照射され、各画素の下半分の領域における透過Ｘ線量に応じて、光導電体１２に電荷が発生する。その後第１の実施形態と同様な動作にて、画像データを取得する。次にフィルタ２１を移動し、通過孔２２が各画素の上半分ａ１〜ｐ１に対応する位置で停止する。ここで再び、Ｘ線を曝射し、同様に画像データを取得する。従って実施の形態２においては、画素電極１、電荷蓄積部２、ＴＦＴ３等で構成される１画素のサイズは実施の形態１と同一であるが、フィルタ２１を移動して、それぞれ１画素に対する透過Ｘ線の照射領域を上下半分に分けて、時分割に画像データを取得することにより、擬似的に図上で解像度が縦方向に２倍に撮影が可能となる。
【００３３】
なお、本実施例においては、画素ａ〜ｐのサイズの縦、横比は概１：１の正方形の画素であるが、本実施例により得られた画像データは、概２：１となる。そこで、例えばａ１とｅ１画素データの平均値により、その中間位置の画像データを構成し、縦、横比が概１：１となるように、画像を再構成した。
【００３４】
なお、本発明においてはフィルタ２１は圧電アクチュエータにより駆動するとしたが、本発明はかかる駆動方法によるものではなく、例えばエンコーダとサーボモータを使用して駆動しても良いことはもちろんである。
【００３５】
（実施の形態３）
図６、７、８に実施の形態３を示す。図中、図１、２、３、４と同一番号は実施の形態１と同一構成要素である。図６、７、８において本実施の形態の特徴は、実施の形態１における上部電極１１を画素内で分離して、上部電極２５とした点である。また、図６、及び図７において示されるように本実施例においては、各画素に対して読出し線４と平行に、図上、各画素の上下半分を分割するかたちで上部電極２５ａ、２５ｂを形成した。図７において、スイッチ２６がオンとなると、スイッチ２６と接続された上部電極２５ａに電圧が印加され、上部電極２５ａと画素電極１との間に電界が発生し、スイッチ２７がオンとなると上部電極２５ｂに電圧が印加され、画素電極１との間に電界が発生する。従って、まず、スイッチ２６をオン、２７をオフの状態で図６に示す矢印２８の方向からＸ線を曝射し、第１の実施形態と同様な動作にて、画像データを取得する。次にスイッチ２７をオン、スイッチ２６をオフの状態でＸ線を曝射し、画像データを取得する。
【００３６】
以上のように、実施の形態２と同様に、画素電極１、電荷蓄積部２、ＴＦＴ３等で構成される１画素のサイズは実施の形態１と同一であるが、上部電極２５ａ、及び２５ｂへの電圧印加を時分割に行い、それぞれＸ線を照射し、画像データを取得することにより、擬似的に図上で解像度が縦方向に２倍に撮影が可能となる。
【００３７】
また、１画素のサイズに対応する上部電極１１の面積に対して、２５ａ、２５ｂと電極を分割し、一方の印加電圧をオフ制御するため、実施の形態１における１画素当たりの暗電流が低減し、分割電極２５ａ或いは２５ｂに対応する画素当たりのＸ線に対する感度が向上した。
【００３８】
なお、本実施例においては、実施の形態２と同様に画素ａ〜ｐのサイズの縦、横比は概１：１の正方形の画素であるが、本実施例により得られた画像データは、概２：１となる。そこで、例えばａ１とｅ１画素データの平均値により、その中間位置の画像データを構成し、縦、横比が概１：１となるように、画像を再構成した。
【００３９】
本実施例においては、上部電極２５を読出し線と平行に、画素毎に上部電極２５ａと２５ｂに２分割としたが、本発明はかかる分割方向や分割数によるものではなく、例えば、ゲート線と平行に分離し、分割数も３以上としてもよいことはもちろんである。また、本実施例においてはＸ線照射を上部電極２５ａと２５ｂへの時分割電圧印加に同期して曝射するタイミングとしたが、本発明はかかる分割された上部電極への電圧印加タイミングや、Ｘ線照射タイミングによるものではなく、例えば、Ｘ線連続曝射中に、上部電極２５ａへの電圧印加と画像データの読出し、引き続いて上部電極２５ｂへの電圧印加と画像データの読出しとしてもよい。また、各画素ごとの上部電極分割を２分割とし、スイッチを用いて同時に印加する上部電極を２つの組に分けたが、本発明はかかる電圧印加方法によるものではなく、例えば分割電極毎に電圧を順次印加し画像データを取得してもよいし、高解像度が必要な撮像領域のみ、分割制御し、他は分割制御しなくてもよい。
【００４０】
（実施の形態４）
図９に実施の形態４を示す。実施の形態４は実施の形態２のフィルタ２１と実施の形態３を組み合わせたことを特徴とする。図中、図５と図６と同一番号は、それぞれ実施の形態２と実施の形態３と同一構成要素である。
【００４１】
図９において、フィルタ２１は矢印２８に示すように、図示はしていないが、圧電アクチュエータにより図上、上下に移動可能に構成される。フィルタ２１に形成された通過孔２２は、画素ａ〜ｐに対応し、その画素面積の半分より小さく、それぞれ形成され、各画素に対する通過孔の位置が、全ての画素で同一となるよう形成される。即ち、図９においては、各画素の下半分、ａ２〜ｐ２にＸ線が照射される位置に配置される。そして実施の形態３と同様に、スイッチ２６をオン、２７をオフの状態で図６に示す矢印２８の方向からＸ線を曝射し、第１の実施形態と同様な動作にて、画像データを取得する。次にフィルタ２１を移動し、通過孔２２が画素のａ１〜ｐ１に対応する位置で停止させ、スイッチ２７をオン、スイッチ２６をオフの状態でＸ線を曝射し、画像データを取得する。なお、本実施例においては、画素ａ〜ｐのサイズの縦、横比は概１：１の正方形の画素であるが、本実施例により得られた画像データは、概１：２となる。そこで、例えばａ１とｅ１画素データの平均値により、その中間位置の画像データを構成し、縦、横比が概１：１となるように、再構成した。
【００４２】
以上のように、実施の形態２、或いは３と同様に、画素電極１、電荷蓄積部２、ＴＦＴ３等で構成される１画素のサイズは実施の形態１と同一であるが、フィルタ２１の移動にあわせて、上部電極２５ａ、及び２５ｂへの電圧印加を時分割に行い、それぞれＸ線を照射し、画像データを取得することにより、擬似的に図上で解像度が縦方向に２倍に撮影が可能となる。また、１画素のサイズに対応する上部電極１１の面積に対して、２５ａ、２５ｂと電極を分割し、一方の印加電圧をオフ制御するため、実施の形態１における１画素当たりの暗電流が低減し、分割電極２５に対応する分割画素当たりのＸ線に対する感度が向上するとともに、実施の形態３においては、分割された上部電極２５と画素電極１の電界分布が、上部電極２５への電圧印加方法に従って異なった電界分布となり、殊に上部電極２５の分割した方向と垂直な方向に、即ち、図７においてゲート線６と平行な方向に、１画素に対応する上部電極２５ａ或いは２５ｂに対して、複数の画素電極１との間に電界が発生し、クロストークが発生するが、本実施例においては、画像を取得しない分割画素に対してＸ線照射をフィルタ２１により遮断するため、クロストークを削減し、解像度を向上する効果がある。さらにフィルタ２１により光導電体１２に対して不要なＸ線照射を防ぐことにより、光導電体１２のＸ線照射による劣化を少なくし、寿命を延ばす効果がある。また、フィルタ２１の通過孔２２の大きさを、図９の２８に示すように、例えば画素Ｐの分割画素Ｐ２に対応する分割電極２５ａよりも小さく形成することにより、Ｘ線の対応画素以外への照射を低減し、クロストークを削減することにより、より解像度を向上させた。
【００４３】
なお、実施の形態２と同様に、本発明においてはフィルタ２１は圧電アクチュエータにより駆動するとしたが、本発明はかかる駆動方法によるものではなく、例えばエンコーダとサーボモータを使用して駆動しても良いことはもちろんである。また、上部電極２５を読出し線と平行に、画素毎のに上部電極２５ａと２５ｂに２分割としたが、本発明はかかる分割方向や分割数によるものではなく、例えば、ゲート線と平行に分離し、分割数も３以上としてもよいことはもちろんである。また、Ｘ線照射をフィルタ２１の位置に応じて、上部電極２５ａと２５ｂへの時分割電圧印加を制御して曝射するタイミングとしたが、本発明はかかる分割された上部電極への電圧印加タイミングや、Ｘ線照射タイミングによるものではなく、例えば、Ｘ線連続曝射中に、上部電極２５ａへの電圧印加と画像データの読出し、引き続いてフィルタ２１を移動後、上部電極２５ｂへの電圧印加と画像データの読出しとしてもよい。また、本実施例においては、各画素ごとの上部電極分割を２分割とし、スイッチを用いて同時に印加する上部電極を２つの組に分けたが、本発明はかかる電圧印加方法によるものではなく、例えば分割電極毎に電圧を順次印加し画像データを取得してもよい。
【００４４】
（実施の形態５）
図１０に実施の形態５を示す。実施の形態５は、実施の形態３、４において分割した上部電極２５ａ、２５ｂに対応して、Ｘ電荷変換手段を分離形成し２９ａ、２９ｂとしたものである。その他の構成は実施の形態３、４と全て同一である。実施の形態４で示したように、分割された上部電極２５と画素電極１の電界分布が、上部電極２５への電圧印加方法に従って異なった電界分布となり、殊に上部電極２５の分割した方向と垂直な方向に、即ち、図７においてゲート線と平行な方向に、１画素に対応する上部電極２５ａ或いは２５ｂに対して、複数の画素電極１との間に電界が発生し、クロストークが発生するが、本実施例により、本クロストークをほぼなくすことができ、解像度を向上させることができる。
【００４５】
（実施の形態６）
図１１、及び図１２に第６の実施形態を示す。第６の実施形態は、実施の形態１、２、３、４における複数の光導電体が、光電変換素子の上にＸ線蛍光板を構成することを特徴とする。図中、図２、図３と同一番号は第１の実施形態と同一な構成要素である。図１１において３１は画素ごとに構成されるフォトダイオードであり、３０はフォトダイオード３１の静電容量成分による電荷蓄積部である。
【００４６】
３は第１スイッチ部としてのＴＦＴ３であり、５は読出し回路、９は読出し回路の一部を構成する増幅器である。
【００４７】
Ｘ線曝射の前にＴＦＴ３を導通状態とし、フォトダイオード３１に逆バイアスを印加すると、電荷蓄積部３０にはフォトダイオードのカソード側にプラスの、アノード側にマイナスの電荷が蓄積する。ＴＦＴ３をゲート線６により非導通状態でＸ線を曝射すると、フォトダイオード３１はＸ線照射量に応じて電荷を発生し、電荷蓄積部３０に蓄積された電荷を打ち消す。ここで再度ＴＦＴ３を導通状態とすることで、再度、逆バイアスにより充電される。この充電電荷を読出し回路５を構成する増幅器９により読み出す。
【００４８】
図１２に第６の実施形態におけるＸ線検出器の単一画素の断面模式図を示す。３３はＸ線を光に変換する蛍光体でＧｄ2Ｏ2Ｓよりなり、画素内のＸ線の曝射量に応じて光に変換する。
【００４９】
３１はフォトダイオードであり、画素内でＸ線により変換された光の入射量に応じて電荷を発生する。３２は上部電極で、図１１に示したようにフォトダイオード３２に逆バイアスを印加する。上部電極３２は、実施の形態１、２、３、４の上部電極１１、２５に対応する。よって、光導電体の構成は異なるが、それ以降の構成要件は実施形態１、２、３、４とゲート線６の制御電圧や読出し線４を流れる電流方向等を除くと同様であり省略するが、実施形態１、２、３、４と全く同様な構成が可能となる。
【００５０】
なお、本実施例においては蛍光体としてＧｄ2Ｏ2Ｓを使用したが、ＣｄＷｏ4、ＣｓＩ、ＢａＦＣｌ等の蛍光体のいずれでもよいことはもちろんである。
【００５１】
【発明の効果】
実施の形態１に示す発明によれば、Ｘ線を物理的画素サイズより小さな穴のみより通過させ、個々のＸ線電荷変換手段に入射させ、画素の周囲へのＸ線を遮断可能となるため、画素間のクロストークが減少し、解像度が向上する。
【００５２】
実施の形態２に示す発明によれば、画素を構成する要素を細密化することなく、解像度が向上する。また、被写体の透過Ｘ線像を構成する際、隣接する、或いは周辺のＸ線電荷変換手段より読み出される電荷量を合成した量を、画像構成に使用することにより、縦、横比が被検体に等しい画像が構成可能となる。
【００５３】
実施の形態３に示す発明によれば、上部電極のみを細密化することにより、画素を構成する要素を全て細密化することなく、撮像領域内で必要な範囲の解像度を向上可能となるとともに、電圧印加されていない電極に対応するＸ線電荷変換手段の暗電流を低下せしめ、Ｘ線感度を向上させることが可能となる。
【００５４】
実施の形態４に示す発明によれば、画素を構成する要素を全て細密化することなく、解像度を向上させるとともに、電圧印加されていない電極に対応するＸ線電荷変換手段の暗電流を低下せしめ、Ｘ線感度を向上させる。また、電圧の印加されていないセンサに対する不用なＸ線照射を避けることにより、クロストークが減少し、解像度が向上するとともに、Ｘ線電荷変換手段のＸ線照射寿命が向上する。
【００５５】
実施の形態５に示す発明によれば、殊に上部電極の分割した方向と垂直な方向に発生するクロストークをほぼなくすことができ、解像度を向上させることができる。
【００５６】
実施の形態６に示す発明によれば、実施の形態１、２、３、４における複数のＸ線電荷変換手段が、光電変換素子の上にＸ線蛍光板により構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１におけるＸ線検出器の一部分の構成模式図
【図２】 本発明の実施の形態１におけるＸ線検出器単一画素に対応する断面の模式図
【図３】 本発明の実施の形態１におけるＸ線検出器単一画素に対応する等価回路概略図
【図４】 本発明の実施の形態１におけるＸ線検出器の全体構成模式図
【図５】 本発明の実施の形態２におけるＸ線検出器の全体構成模式図
【図６】 本発明の実施の形態３におけるＸ線検出器の全体構成模式図
【図７】 本発明の実施の形態３におけるＸ線検出器の一部分の構成模式図
【図８】 本発明の実施の形態３におけるＸ線検出器単一画素に対応する断面の模式図
【図９】 本発明の実施の形態４におけるＸ線検出器の全体構成模式図
【図１０】 本発明の実施の形態５におけるＸ線検出器単一画素に対応する断面模式図
【図１１】 本発明の実施の形態６におけるＸ線検出器単一画素に対応する等価回路概略図
【図１２】 本発明の実施の形態６におけるＸ線検出器単一画素に対応する断面の模式図
【符号の説明】
１ 画素電極
２ 電荷蓄積部
３ ＴＦＴ
４ 読出し線
５ 読出し回路
６ ゲート線
７ ゲートドライバ
８ 増幅器
１０ 基板
１１ 上部電極
１２ 光電変換部
１８ フィルタ
１９ 通過孔
２１ フィルタ
２２ 通過孔
２５ａ 上部電極
２５ｂ 上部電極
３０ 電荷蓄積部
３１ フォトダイオード
３３ 蛍光体
Claims (9)
- 被検体からの透過Ｘ線を電荷に変換する複数のＸ線電荷変換手段と、これら複数のＸ線電荷変換手段の各々に電圧を印加するための対向する２つの電極と、電極の一方に接続され、これら複数のＸ線電荷変換手段に発生する電荷を各々蓄積する電荷蓄積手段と、蓄積された電荷を各々読み出す電荷読み出し手段とよりなり、電荷蓄積部と接続される電極に対向するもう一方の電極が、画素内で分離された複数の電極より構成されることを特徴とするＸ線撮影装置。
- 複数の電極への電圧印加が時分割に制御されるとともに、時分割タイミングに同期して、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出す制御をおこなうことを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
- フィルタの位置が、複数のＸ線電荷変換手段に対して位置可動とするとともに、フィルタの位置に対応して、電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極への電圧印加が制御されるとともに、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出す制御をおこなうことを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
- 電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極の各々に対応するＸ線通過孔の面積が、電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極各々の面積よりも小さな通過面積を有することを特徴とする請求項３記載のＸ線撮影装置。
- 電荷蓄積部と接続される電極に対向する複数の電極に対応して、Ｘ線電荷変換手段を分離形成したことを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
- フィルタの位置に応じて、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出すことにより構成される被写体の透過Ｘ線像を構成する際、隣接する、或いは複数のＸ線電荷変換手段より読み出される電荷量を合成した量を、画像構成に使用することを特徴とする請求項３又は４記載のＸ線撮影装置。
- 時分割タイミングに同期して、Ｘ線電荷変換手段に蓄積された電荷を各々読み出すことにより構成され被写体の透過Ｘ線像を構成する際、隣接する、或いは複数のＸ線電荷変換手段より読み出される電荷量を合成した量を、画像構成に使用することを特徴とする請求項２記載のＸ線撮影装置。
- 複数のＸ線電荷変換手段は光導電体であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
- 複数のＸ線電荷変換手段は蛍光体とフォトダイオードであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
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