JPH0772253A - 放射線画像信号読出方法およびそれに用いられる放射線検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放射線検出器により検出される放射線画像の
Ｓ／Ｎを、画像全体に亘って平均化する。 【構成】 マトリックス状に配された多数の固体光検出
素子31を複数の行にまたがって交互に接続する複数の走
査線32Ｍ₁ ，32Ｍ₂ ，……を設ける。最初に左端列の奇
数行にある固体光検出素子31に接続される走査線32
Ｍ₁ ，32Ｍ₃ ，……に転送パルスを送り、その後偶数行
にある固体光検出素子31に接続される走査線32Ｍ₂ ，32
Ｍ₄ ，……に転送パルスを送り、順次各固体光検出素子
31より画像信号を読み出す。信号の読み出す順序が固体
光検出器32の全面に亘って平均的に分布するため、得ら
れる画像信号に含まれる暗電流ノイズも画像全体に平均
化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放射線画像の読出方法お
よびその方法に用いられる放射線検出器に関し、詳細に
は放射線検出器を構成する多数の固体光検出素子からの
画像信号の読出順序の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、医療診断を目的とする放射線
撮影の医療用放射線撮影、物質の非破壊検査等を目的と
する工業用放射線撮影等の種々の分野における放射線撮
影において、増感紙と放射線写真フイルムとを組合せた
いわゆる放射線写真法が利用されている。この方法によ
れば、被写体を透過したＸ線等の放射線が増感紙に入射
すると、増感紙に含まれる蛍光体はこの放射線のエネル
ギーを吸収して蛍光（瞬時発光）を発する。この発光に
より、増感紙に密着させるように重ね合わされた放射線
写真フイルムが感光し、放射線写真フイルム上には放射
線画像が形成される。このようにして放射線画像は直接
に放射線フイルム上に可視化された画像として得ること
ができる。

【０００３】一方、放射線写真フイルムに記録された放
射線画像を光電的に読み取って画像信号を得、この画像
信号に適切な画像処理を施した後、画像を再生記録する
ことが種々の分野で行われている。たとえば、後の画像
処理に適合するように設計されたガンマ値の低いフィル
ムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ線画像が記録され
たフィルムからＸ線画像を読み取って電気信号に変換
し、この電気信号（画像信号）に画像処理を施した後コ
ピー写真等に可視像として再生することにより、コント
ラスト，シャープネス，粒状性等の画質性能の良好な再
生画像を得ることが行われている（特公昭61-5193 号公
報参照）。

【０００４】また本願出願人により、放射線（Ｘ線，α
線，β線，γ線，電子線，紫外線等）を照射すると、こ
の放射線エネルギーの一部が蓄積され、その後可視光等
の励起光を照射すると蓄積されたエネルギーに応じて輝
尽発光を示す蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用し
て、人体等の被写体の放射線画像情報を一旦シート状の
蓄積性蛍光体に記録し、この蓄積性蛍光体シートをレー
ザー光等の励起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得
られた輝尽発光光を光電的に読み取って画像信号を得、
この画像データに基づき被写体の放射線画像を写真感光
材料等の記録材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる
放射線画像記録再生システムがすでに提案されている
（特開昭55-12429号，同56-11395号，同55-163472 号，
同56-104645号，同55- 116340号等）。

【０００５】このシステムは、従来の銀塩写真を用いる
放射線写真システムと比較して極めて広い放射線露出域
にわたって画像を記録しうるという実用的な利点を有し
ている。すなわち、蓄積性蛍光体においては、放射線露
光量に対して蓄積後に励起によって輝尽発光する発光光
の光量が極めて広い範囲にわたって比例することが認め
られており、従って種々の撮影条件により放射線露光量
がかなり大幅に変動しても、蓄積性蛍光体シートより放
射される輝尽発光光の光量を読取ゲインを適当な値に設
定して光電変換手段により読み取って電気信号に変換
し、この電気信号を用いて写真感光材料等の記録材料、
ＣＲＴ等の表示装置に放射線画像を可視像として出力さ
せることによって、放射線露光量の変動に影響されない
放射線画像を得ることができる。

【０００６】しかしながら、このような放射線写真シス
テムにより放射線画像を得るためには、上述した放射線
画像を直接可視化する際に、撮影に用いる放射線写真フ
イルムと増感紙との感度領域を一致させて撮影を行う必
要がある。

【０００７】また、上述した放射線写真フイルム、蓄積
性蛍光体シートを用いて光電的に放射線画像を読み取る
システムにおいては、放射線画像に画像処理をおこなっ
て目的に応じた濃度およびコントラストを有するように
調整したり、放射線画像を一旦電気信号に変換しなけれ
ばならず、そのための画像読取装置を用いて読取り走査
を行う必要があり、放射線画像を得るための操作が煩雑
なものとなり、放射線画像を得るまでの時間がかかるも
のとなっている。

【０００８】そこで、従来のシステムによる上記のよう
な問題点を解決するために、放射線検出器が提案されて
いる（例えば特開昭59-211263 号公報、特開平2-164067
号公報、ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ92/06501号、Signal,n
oise,and read out considerations in the developmen
t of amorphous silicon photodiode arrays for radio
therapy and diagnostic x-ray imaging，L.E.Antonuk
et.al ，University of Michigan，R.A.Street Xerox，
PARC，SPIE Vol.1443 Medical Imaging V;Image Physic
s(1991) ，p.108-119 ）。

【０００９】この放射線検出器は、例えば厚さ3mm の石
英ガラスからなる基板にアモルファス半導体膜を挟んで
透明導電膜と導電膜とからなるマトリックス状に配され
た複数の固体光検出素子および互いに直交するようにマ
トリクス状にパターン形成される複数の信号線と走査線
とから構成されている固体光検出器に放射線を可視光に
変換するシンチレータを積層することにより構成されて
なるものである。

【００１０】この放射線検出器をシンチレータが放射線
入射側の面を向くように配置し、放射線検出器に被写体
を透過した放射線を照射することにより、放射線がシン
チレータに直接入射して可視光に変換され、この変換さ
れた可視光が固体光検出素子の光電変換部により検出さ
れて放射線画像情報を担持する画像信号に光電変換され
る。この画像信号は、放射線検出器の各固体光検出素子
に設けられた転送部から所定の読出手段により読み出さ
れて出力される。

【００１１】一方、シンチレータを要しない放射線検出
器も提案されており、この放射線検出器は上述の放射線
検出器において、シンチレータを除去し、通常の固体光
検出器の代わりに、(i) 放射線の透過方向の厚さが通常
のものより10倍程度厚く設定された固体光検出器（MATE
RIAL PARAMETERS IN THICK HYDROGENATED AMORPHOUS SI
LICON RADIATION DETECTORS,Lawrence Berkeley Labora
tory.University of California,Berkeley.CA 94720 Xe
rox Parc.Palo Alto.CA 94304)、あるいは、(ii)放射線
の透過方向に、金属板を介して２つ以上積層された固体
光検出器(Metal/Amorphous Silicon Multilayer Radiat
ion Detectors,IEE TRANSACTIONS ONNUCLEAR SCIENCE.V
OL.36.NO.2.APRIL 1989) 、あるいは、(iii) ＣｄＴｅ
等の半導体放射線検出器（特開平1-216290号公報）を用
いた構成の放射線検出器であって、可視光を介すことな
く、直接に放射線を検出して電気信号等に変換し、この
信号は、前述の放射線検出器と同様に走査線に入力され
る読出信号により、マトリクス状に配された固体光検出
素子（上記(i) 〜(iii) の放射線検出器を構成する多数
の素子）より各別に読み出されて出力される。

【００１２】このように出力された画像信号は、後段の
信号処理装置により種々の信号処理が成された後にＣＲ
Ｔ等の再生手段により可視情報等として再生される。

【００１３】上記放射線検出器を用いることにより、被
写体の放射線画像を煩雑な操作を行うことなくリアルタ
イムで放射線画像情報を得ることができ、直ちに再生す
ることができ、上述した従来のシステムの欠点を解消す
ることができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述の放射線検出器
は、マトリックス状に配された固体光検出素子の行ごと
に直線的に走査線がそれぞれ接続され、列ごとに直線的
に信号線がそれぞれ接続されており、読出手段により上
記マトリックスの最上行の固体光検出素子に接続された
走査線に読出信号が送られ、この読出信号により最上行
の各固体光検出素子に蓄電された画像信号が、この各固
体光検出素子に接続された信号線に送られ、この信号線
に接続されたレジスタに記憶される。このように最上行
の走査線から最下行の走査線へと順次、読出信号が送ら
れ、各固体光検出素子に蓄電された画像信号が読み出さ
れる。

【００１５】したがって最上行にある固体光検出素子か
ら画像信号の読出しを始め、最下行にある固体光検出素
子から画像信号の読出しを終了するまでの間には、時間
的なズレを生じることとなる。

【００１６】ところで固体光検出素子には、放射線の照
射が完了した後も、信号の読出しを行うまでの間に、い
わゆる暗電流によるノイズ成分が蓄電されるという難点
があり、上述のように最上行の固体光検出素子から順次
信号の読出しを行ったのでは、上記読出しの時間差によ
って、最上行の固体光検出素子から得られる画像信号に
含まれる暗電流ノイズの値と最下行の固体光検出素子か
ら得られる画像信号の暗電流ノイズの値とでは差があ
り、それによって再生される画像は、全体としてＳ／Ｎ
の不均一なものとなる。

【００１７】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、画像全体に亘って均一なＳ／Ｎの放射線画像を得
る放射線画像信号読出方法およびそれに用いられる放射
線検出器を提供することを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の放射線画像信号
読出方法は、マトリックス状に配列された多数の固体光
検出素子を有する放射線検出器より、マトリックスの複
数の行にまたがって非直線的に、重複しないように、放
射線検出器の全体に亘って固体光検出素子より画像信号
を読み出すことを特徴とするものである。

【００１９】すなわち本発明の放射線画像信号読出方法
は請求項１に記載したように、画像情報を担持する放射
線を検出して全体として放射線画像を表す画像信号に変
換して蓄積するマトリックス状に配列された多数の固体
光検出素子からなる放射線検出器より、該画像信号を読
み出す放射線画像信号読出方法において、前記マトリッ
クスの一方の端列から他方の端列に向けて、複数の行に
またがって非直線的に固体光検出素子より画像信号を読
み出し、該読出しの始点をずらせて、既に読出し済の固
体光検出素子と重複しないように、前記読出しを繰り返
すことにより、該放射線検出器の全体に亘って読出しを
行うことを特徴とするものである。

【００２０】また本発明の放射線検出器は上記放射線画
像信号読出方法に用いられる放射線検出器であって、請
求項２に記載したように、画像情報を担持する放射線を
検出して全体として放射線画像を表す画像信号に変換し
て蓄積するマトリックス状に配列された多数の固体光検
出素子と、該マトリックスの一方の端列から他方の端列
に向けて複数の行にまたがって非直線的に複数の前記固
体光検出素子を接続し、全体として重複することなく全
固体光検出素子を接続する、前記各固体光検出素子より
画像信号を出力せしめる走査信号を伝達する複数の走査
線と、該マトリックスの各列の前記固体光検出素子に各
列ごとに接続された、前記固体光検出素子により検出さ
れた画像信号を外部に伝達する信号線とを備えたことを
特徴とするものである。

【００２１】なお上記放射線検出器としては、例えば、
所定の厚さの石英ガラスからなる基板に、アモルファス
半導体膜を挟んで透明導電膜と導電膜とからなるマトリ
ックス状に配された複数の固体光検出素子および互いに
直交するようにマトリクス状にパターン形成される複数
の信号線と走査線とから構成されてなる固体光検出器で
あって、前述した(i) 放射線の透過方向の厚さが通常の
ものより10倍程度厚く設定された固体光検出器や、(ii)
放射線の透過方向に、金属板を介して２つ以上積層され
た固体光検出器や、(iii) ＣｄＴｅ等の半導体放射線検
出器などを用いることができる。さらに通常のフォトダ
イオード等の固体光検出素子からなる固体光検出器を用
いることもでき、この場合は放射線の照射を受け、その
放射線の強度に応じた強度の可視光に変換するＧｄ₂ Ｏ
₂ Ｓ，ＣｓＩ等の蛍光体からなるシンチレータを、固体
光検出器に積層した構成も採用することができる。

【００２２】なお、上記所定の厚さとは、放射線の吸収
量が放射線画像の画質を低下させるほどに大きくない程
度の厚さをいうが、具体的には固体光検出器を支持する
ためのある程度の強度が必要であるため、数百ミクロン
程度であることをいう。

【００２３】

【作用および発明の効果】本発明の放射線画像信号読出
方法によれば、マトリックス状に配列された多数の固体
光検出素子を有する放射線検出器より、マトリックスの
複数の行にまたがって非直線的に画像信号を読み出すの
を繰り返すことによって、放射線検出器の全体に亘って
画像信号を読み出すため、従来の最上行から順次画像信
号を読み出すのとは異なり、読出し始めから読出し終了
までの時間的なズレは、上記マトリックスの全体に離散
的に分布することとなり、それによって再生される画像
は、全体としてＳ／Ｎの均一なものとなる。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の放射線画像信号読出方法に用
いられる放射線検出器の一実施態様を示す平面図、図２
は本実施例の放射線検出器を構成する固体光検出器32の
詳細な構成を示す構成図である。また図３はこの放射線
検出器により被写体の放射線画像を検出する放射線検出
器の配置を示す配置図である。図示の放射線検出器30
は、被写体10を透過して入射した放射線Ｒをその強度に
応じた強度で発光する可視光に変換する平面状のシンチ
レータ33と、このシンチレータ33の各部分より発光する
可視光を検出して全体として放射線画像を示す画像信号
に光電変換する固体光検出素子31をマトリックス状に複
数配してなる固体光検出器32とが積層されて構成されて
いる。ここでシンチレータ33はＧｄ₂ Ｏ₂ Ｓ、ＣｓＩ等
からなる蛍光体である。また各固体光検出素子31は、そ
れぞれ可視光を光電変換する光電変換部38と、この光電
変換部38により光電変換された画像信号を蓄積し所定の
読出信号に応じて読み出す転送部34とからなり、上記マ
トリックスの一方の端列から他方の端列に向けて（図１
においての左右方向）２つの行にまたがって非直線的に
延びる複数の走査線32Ｍと、マトリックスの各列ごとに
延びる複数の信号線32Ｎとにより接続され、走査線32Ｍ
は走査パルス発生器35および各固体光検出素子31の転送
部34と接続されている。一方信号線32Ｎは転送レジスタ
36および転送部34に接続されている。

【００２５】ここで固体光検出素子31の詳細について説
明する。図１に示すように固体光検出素子31は、樹脂シ
ートからなる基板31Ａの上にパターン成形した導電膜か
らなる信号線31Ｂ，31Ｈがあり、アモルファスシリコン
31Ｃと透明電極31Ｄとからなる光電変換部38としてのフ
ォトダイオード31Ｅ、アモルファスシリコン31Ｆ内に転
送電極31Ｊを有する、転送部34としての薄膜トランジス
タ31Ｇ、により構成されてなるものである。ここで転送
電極31Ｊはゲートであり走査線32Ｍと接続されており、
信号線31Ｈはドレインであり前述した信号線32Ｎと接続
されている。そしてこのように構成された固体光検出素
子31を２次元状に複数配置することにより固体光検出器
32が構成されている。

【００２６】図４はマトリックス状に配された固体光検
出素子31に対する走査線32Ｍの配線状態を模式的に表わ
した図である。前述したように走査線32Ｍ（最上行の走
査線より順に32Ｍ₁ ，32Ｍ₂ ，……という）はマトリッ
クスの行方向に直線的ではなく、２つの行にまたがって
交互に各列１つの固体光検出素子31と接続されている。

【００２７】次に本実施例の放射線検出器30の作用につ
いて説明する。図３に示すように、放射線源20より発せ
られた放射線Ｒは被写体10に照射され、被写体10を透過
する。被写体10を透過した放射線Ｒは放射線検出器30に
照射される。放射線検出器30に照射された放射線Ｒは、
シンチレータ33により、入射した放射線の強度に応じた
強度で発光する可視光に変換される。この変換されたの
ちの可視光は、シンチレータ33の各部分ごとに対向する
各固体光検出素子31のフォトダイオード31Ｅにより受光
され、フォトダイオード31Ｅにおいて信号電荷が発生す
る。

【００２８】次いで走査パルス発生器35より、まず走査
線32Ｍ₁ に転送パルスが送られ、走査線32Ｍ₁ に接続さ
れた、図４において斜線の付された各固体光検出素子31
は、スイッチが「入」状態（固体光検出素子31の転送電
極31Ｊに電圧がかかり、信号線31Ｂ／31Ｈ間を電流が流
れる状態）となる。すなわち、フォトダイオード31Ｅで
発生した信号電荷は薄膜トランジスタ31Ｇを通じて転送
される。これにより、図４において斜線の付された各固
体光検出素子31にそれぞれ蓄電された信号電荷は信号線
32Ｎを通じて転送レジスタ36に同時に送られる。転送レ
ジスタ36の出力端子37からは、各固体光検出素子31毎に
蓄電された信号が時系列的に取り出される。

【００２９】次に走査パルス発生器35より走査線32Ｍ₃
に転送パルスが送られ、上述と同様の作用により走査線
32Ｍ₃ に接続された固体光検出素子31より画像信号が出
力される。

【００３０】この作用を走査線32Ｍ₅ ，32Ｍ₇ に対して
順次おこない、そののち走査線32Ｍ₂ ，32Ｍ₄ ，32
Ｍ₆ ，32Ｍ₈ に対して同様の作用が順次なされる。

【００３１】このようにマトリックスの行方向に非直線
的に設けられた走査線32Ｍ₁ ，32Ｍ₂ ，……の奇数番目
の走査線32Ｍ₁ ，32Ｍ₃ ，……に走査パルスを送ること
により、固体光検出器32の全面に分布する、半分の固体
光検出素子31より画像信号を読み出し、次いで偶数番目
の走査線32Ｍ₂ ，32Ｍ₄ ，……に走査パルスを送ること
により、残りの固体光検出素子31より画像信号を読み出
すため、画像信号の読み出し始めから読み出し完了まで
に要する時間差を有する固体光検出素子31が、固体光検
出器32全体として平均的に分布し、この時間差の間に各
固体光検出素子31に蓄電される暗電流によるノイズ信号
も固体光検出器32全体として平均的に分布することとな
る。

【００３２】上述のように本実施例の放射線検出器によ
れば、検出された画像信号により再生される放射線画像
を画像全体に亘って均一なＳ／Ｎとすることができる。

【００３３】なお、再生される放射線画像を例えば動画
として使用する場合のように、高分解能を要しない画像
を再生するときは、上記本実施例の放射線検出器におい
て、奇数番目の走査線32Ｍ₁ ，32Ｍ₃ ，……に走査パル
スを送ることにより得られる画像信号のみ、または偶数
番目の走査線32Ｍ₂ ，32Ｍ₄ ，……に走査パルスを送る
ことにより得られる画像信号のみを用いて、概略の画像
を再生することもでき、この場合、画像信号の読出し速
度を向上させることができる。

【００３４】本発明による放射線検出器は上記実施例の
態様に限るものではなく、例えば図５に示すように走査
線32Ｍ₁ ，32Ｍ₂ ，……が、固体光検出器32を構成する
固体光検出素子31のマトリックスの、１行とびの固体光
検出素子31を各行交互にそれぞれ接続するような構成の
態様を採ることもできる。

【００３５】図５に示した固体光検出器32は、マトリッ
クスの左端列の第１行目にある固体光検出素子31に接続
された走査線32Ｍ₃ に転送パルスが送られ、この走査線
32Ｍ₃ に接続された複数の固体光検出素子31より画像信
号が読み出され、次いで第５行目にある固体光検出素子
31に接続された走査線32Ｍ₇ に転送パルスが送られ、こ
の走査線32Ｍ₇ に接続された複数の固体光検出素子31よ
り画像信号が読出される。

【００３６】次に走査線32Ｍ₄ ，32Ｍ₈ に順次転送パル
スが送られて上述の作用と同様の作用がなされ、その後
順次走査線32Ｍ₁ ，32Ｍ₅ ，32Ｍ₂ ，32Ｍ₆ に転送パル
スが送られる。各走査線に接続された各固体光検出素子
31から、各転送パルスが送られた順に画像信号が読み出
される。

【００３７】このように本実施例の放射線検出器によれ
ば、放射線検出器の全面に亘って離散的に画像信号を読
み出すため、読み出された画像信号に基づいて再生され
る放射線画像は、画像全体として暗電流ノイズが平均化
されてＳ／Ｎが平均化される。

【００３８】なお本発明による放射線検出器は、必ずし
も上記実施例のようにシンチレータを用いる構成のもの
に限るものではなく、上記実施例の放射線検出器におい
て、固体光検出器の代わりに、例えば前述した(i) 放射
線の透過方向の厚さが通常のものより10倍程度厚く設定
された固体光検出器、または(ii)放射線の透過方向に、
金属板を介して２つ以上積層された固体光検出器、また
は(iii) ＣｄＴｅ等の半導体放射線検出器などを用いた
構成を採用した場合は、シンチレータを具備する必要は
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放射線画像読出方法に用いられる放射
線検出器の一実施態様を表す平面図

【図２】本実施例の放射線検出器を構成する固体光検出
器の詳細な構成を示す構成図

【図３】被写体の放射線画像を検出する放射線検出器の
配置を示す配置図

【図４】放射線検出器の走査線の配線状態を模式的に示
す模式図

【図５】他の実施態様の走査線の配線状態を示す模式図

【符号の説明】

10 被写体 20 放射線源 30 放射線検出器 31 固体光検出素子 31Ａ 基板 31Ｂ，31Ｈ 信号線 31Ｃ，31Ｆ アモルファスシリコン 31Ｄ 透明電極 31Ｅ フォトダイオード 31Ｇ 薄膜トランジスタ 31Ｊ 転送電極 32 固体光検出器 32Ｍ 走査線 32Ｎ 信号線 33 シンチレータ 34 転送部 35 走査パルス発生器 36 転送レジスタ 37 出力端子 38 光電変換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｈ０４Ｎ 5/32

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報を担持する放射線を検出して全
   体として放射線画像を表す画像信号に変換して蓄積する
   マトリックス状に配列された多数の固体光検出素子から
   なる放射線検出器より、該画像信号を読み出す放射線画
   像信号読出方法において、 前記マトリックスの一方の端列から他方の端列に向け
   て、複数の行にまたがって非直線的に固体光検出素子よ
   り画像信号を読み出し、該読出しの始点をずらせて、既
   に読出し済の固体光検出素子と重複しないように、前記
   読出しを繰り返すことにより、該放射線検出器の全体に
   亘って読出しを行うことを特徴とする放射線画像信号読
   出方法。
2. 【請求項２】 画像情報を担持する放射線を検出して全
   体として放射線画像を表す画像信号に変換して蓄積する
   マトリックス状に配列された多数の固体光検出素子と、
   該マトリックスの一方の端列から他方の端列に向けて複
   数の行にまたがって非直線的に複数の前記固体光検出素
   子を接続し、全体として重複することなく全固体光検出
   素子を接続する、前記各固体光検出素子より画像信号を
   出力せしめる走査信号を伝達する複数の走査線と、該マ
   トリックスの各列の前記固体光検出素子に各列ごとに接
   続された、前記固体光検出素子により検出された画像信
   号を外部に伝達する信号線とを備えたことを特徴とする
   放射線検出器。