JPH0772258A

JPH0772258A - 放射線検出器

Info

Publication number: JPH0772258A
Application number: JP5217305A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Shimura; 一男志村
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】１つの放射線検出器により放射線画像の低解
像度高速読出しと高解像度読出しを選択的に行うことを
可能にする。【構成】フォトダイオード31Ｅとこれに接続されるト
ランジスタ31Ｇからなる隣接する４つの固体光検出素子
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄのトランジスタ31Ｇに共通に接
続されるように、第２のトランジスタ33を設ける。高解
像モードのとき、トランジスタ31Ｇを固体光検出素子Ｐ
ａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄごとに順次ＯＮ状態として各別に
画像信号を得、低解像高速モードのときは、４つのトラ
ンジスタ31Ｇの全てと第２のトランジスタ33を同時にＯ
Ｎ状態とする。

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素
子からの画像信号の読出し方法を改良した放射線検出器
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
トリッ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
対応して設けられた転送部から、所定の読出手段により
読み出されて外部に出力される。

【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、マトリッ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】ところで放射線検出器
は、上述のようにほぼリアルタイムで放射線画像信号を
得ることができるため、例えば30Hz程度の周期で被写体
の放射線画像信号を次々に検出して可視画像化すること
により、被写体の放射線画像を動画像として再生するこ
とができる。このような高速の動画像においては、動画
像を構成する多数の放射線画像のそれぞれの解像度は、
静止画像の解像度ほど高解像度である必要はない。また
静止画像であっても、それほど高解像度が要求されず、
ある程度低い解像度であっても観察読影性に影響を与え
ない場合もある。特に上述の動画像の場合は、各画像の
解像度よりも画像の出力速度の高速化が要求される。

【００１５】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、低解像度の画像信号と高解像度の画像信号とのう
ち一方を選択的に出力し、低解像度の画像信号を出力す
る場合は、高解像度の画像信号を出力する場合より高速
に出力す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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の放射線検出器
は、各光電変換部にそれぞれ接続された第１の転送部か
ら、各光電変換部がそれぞれ検出した画像信号を各別に
順次出力することによって、高解像度の画像を再生し得
る画像信号を出力する。一方、隣接する複数の光電変換
部がそれぞれ検出した画像信号を第１の転送部より同時
に出力し、これら複数の第１の転送部に共通に接続され
た第２の転送部により、第１の転送部を通過した画像信
号を合わせ、この第２の転送部より出力することによっ
て、その複数の光電変換部が検出した複数の画像信号を
１つの画像信号として出力し、それによって複数の光電
変換部を１つの大きな画素として取り扱うことができ
る。この場合、画像全体としては低解像度の画像を再生
し得る画像信号を出力することとなる。また後者の場合
は、複数の光電変換部からの画像信号を１つの転送部
（第２の転送部）により出力するため、放射線検出器全
体として出力に要する第２の転送部のスイッチング動作
時間の総和は、各光電変換部より各別に画像信号を出力
する第１の転送部のスイッチング動作時間の総和より短
く、したがって画像信号の出力時間が短縮される。

【００１７】すなわち本発明の第１の放射線検出器は請
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す
る光電変換部と、該光電変換部に蓄電された画像信号
を、所定の走査信号に応じて該光電変換部より外部へ出
力する転送部とからなる固体光検出素子が２次元状に多
数配列されてなる放射線検出器において、前記転送部
が、前記各光電変換部ごとに設けられ該光電変換部によ
り変換された画像信号を各別に出力する第１の転送部
と、隣接する複数の前記光電変換部に設けられた複数の
前記第１の転送部に共通に接続され、該複数の第１の転
送部を通して出力された信号を出力する第２の転送部
と、前記第１の転送部と前記第２の転送部とを切り替
え、前記隣接する複数の光電変換部からの出力を各別に
出力する高解像モードと前記第１の転送部を通して出力
された信号を合わせて出力する低解像高速モードとを選
択する切替手段とからなることを特徴とするものであ
る。

【００１８】ここで上記隣接するとは、上記２次元配列
の縦方向、横方向、斜め方向の少なくとも１方向に連続
することを意味するものである。

【００１９】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ッ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、(i
i)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
Ｏ₂Ｓ，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。

【００２０】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。

【００２１】また上記第１および第２の転送部として
は、例えばトランジスタを使用することができる。

【００２２】

【作用および発明の効果】本発明の放射線検出器によれ
ば、所望の解像度に応じて切替手段により第１の転送部
または第２の転送部のスイッチング動作が選択され、高
解像モードが選択された場合は、各光電変換部によりそ
れぞれ変換された画像信号は第１の転送部によって各別
に順次出力されるため、放射線検出器全体として画像信
号の出力時間は長くなるが、光電変換部の数と同一の解
像度の画像信号が出力されるため、高解像度の画像を再
生することができる。一方、低解像高速モードが選択さ
れた場合は、互いに隣接する複数の光電変換部によりそ
れぞれ検出された画像信号は、各第１の転送部によって
同時に出力され、この同時に出力された複数の画像信号
は第２の転送部により合わされて出力される。この場
合、第１の転送部を介して１つの第２の転送部に接続さ
れた複数の光電変換部が検出した複数の画像信号が、１
つの画像信号として出力され、それによって複数の光電
変換部を１つの大きな画素として取り扱うことができ
る。このため、画像全体としては低解像度の画像を再生
し得る画像信号を出力することとなる。また複数の光電
変換部からの画像信号を１つの転送部（第２の転送部）
により出力するため、放射線検出器全体として出力に要
する第２の転送部のスイッチング動作時間の総和は、各
光電変換部より各別に画像信号を出力する第１の転送部
のスイッチング動作時間の総和より短く、したがって画
像信号の出力時間は高速化される。

【００２３】このように本発明の放射線検出器によれ
ば、低解像度の画像信号と高解像度の画像信号とを選択
的に出力することができ、低解像度の画像信号を出力す
る場合は、高解像度の画像信号を出力する場合より高速
に出力することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明による放射線検出器の実施例に
ついて図面を用いて説明する。

【００２５】図１は本発明の放射線検出器の一実施態様
の概略構成を示すブロック図、図２は本実施例の放射線
検出器を用いた放射線画像情報検出システムの概略を示
すシステム図である。図示の放射線検出器30は、図２に
示すように放射線源20より出射され被写体10を透過した
放射線Ｒを受けて可視光に変換する平面状のシンチレー
タ32と、このシンチレータ32に積層された、シンチレー
タ32の各部により変換された可視光をそれぞれ検出して
全体として放射線画像を表す画像信号Ｅに変換する２次
元状に多数の固体光検出素子Ｐ（Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐ
ｄ）が配された固体光検出器31とを備えている。

【００２６】ここで固体光検出素子Ｐの詳細な構造を図
３に示す。各固体光検出素子Ｐ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とからなるフォトダイオード31Ｅ、アモファスシ
リコン31Ｆおよび31Ｆ内に設けられたゲートとしての転
送電極31Ｊからなる第１の薄膜トランジスタ31Ｇにより
形成されている。

【００２７】また図１（Ａ）に示すように隣接する縦２
個×横２個（合計４個）の固体光検出素子Ｐａ，Ｐｂ，
Ｐｃ，Ｐｄにそれぞれ接続されてなる第１の薄膜トラン
ジスタ（以下、単に第１のトランジスタと略す）31Ｇ
に、図１（Ｂ）に示すように共通に接続される第２の薄
膜トランジスタ（以下、単に第２のトランジスタと略
す）33が固体光検出器31の全面に亘って設けられてい
る。

【００２８】さらに上記第１のトランジスタ31Ｇおよび
第２のトランジスタ33の開閉を制御する切換信号を発生
する切換手段34と、この切換信号に応じた走査パルスを
発生する走査パルス発生器35と、第１のトランジスタ31
Ｇおよび第２のトランジスタ33を介して各フォトダイオ
ード31Ｅにより変換された画像信号が転送出力される転
送レジスタ36とを備えている。

【００２９】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。

【００３０】図２に示すように放射線検出器30に被写体
10を介して放射線Ｒが照射され、放射線Ｒの照射を受け
た放射線検出器30は、シンチレータ32によりこの放射線
Ｒをその強度に応じた可視光に変換する。したがってこ
の可視光は被写体10の放射線画像情報を担持し、各固体
光検出素子Ｐのフォトダイオード31Ｅに受光され、フォ
トダイオード31Ｅにおいてこの画像情報に応じた信号電
荷が発生する。このようにして各固体光検出素子Ｐに入
射した放射線Ｒの強度に比例した信号電荷が発生する。

【００３１】ここで高解像度の画像を再生する画像信号
を出力させたい場合は、図示しない入力手段により切換
手段34に高解像度を示す信号を入力し、切換手段34は入
力された信号に応じた高解像モード信号を発生し、走査
パルス発生器35にこの高解像モード信号を入力する。走
査パルス発生器35は入力されたモード信号により固体光
検出素子Ｐａに備えられたトランジスタ31Ｇと第２のト
ランジスタ33とを同時にＯＮ状態（図３において転送電
極31Ｊに電圧がかかり、信号線31Ｂ／31Ｈ間を電流が流
れる状態）にするとともに、他の固体光検出素子Ｐｂ，
Ｐｃ，Ｐｄに備えられた第１のトランジスタ31ＧをＯＦ
Ｆ状態に保つ。これにより固体光検出素子Ｐａに蓄電さ
れた画像信号は転送レジスタ36に送られる。続いて、固
体光検出素子Ｐｂの第１のトランジスタ31Ｇと第２のト
ランジスタ33とが同時にＯＮ状態にされるとともに他の
３つの第１のトランジスタ31ＧをＯＦＦ状態として固体
光検出素子Ｐｂに蓄電された画像信号を転送レジスタ36
に送る。

【００３２】以上の動作を他の固体光検出素子Ｐｃ，Ｐ
ｄについて順次繰り返すことによって、固体光検出素子
Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄより各別に順次画像信号を転送
レジスタ36に格納し、図示しない画像再生手段により、
転送レジスタ36から時系列的にこれら画像信号を読み出
し、これらの画像信号に基づいて放射線画像を再生する
ことにより高解像度の画像を得ることができる。

【００３３】一方、低解像度の画像を示す画像信号を高
速に出力させたい場合は、切換手段に低解像度を示す信
号を入力し、切換手段34は入力された信号に応じた低解
像モード信号を発生し、走査パルス発生器35にこのモー
ド信号を入力する。走査パルス発生器35は入力されたモ
ード信号により固体光検出素子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ
の各第１のトランジスタ31Ｇおよび第２のトランジスタ
33を同時にＯＮ状態とする。この動作により、各固体光
検出素子Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄに蓄電された画像信号
はそれぞれ各第１のトランジスタ31Ｇを通過し、第２の
トランジスタ33により加算されて１つの画像信号となっ
て転送レジスタ36に入力される。転送レジスタ36に格納
される画像信号は、４つの固体光検出素子Ｐａ，Ｐｂ，
Ｐｃ，Ｐｄごとに１つであるから、この画像信号に基づ
いて再生される放射線画像は、高解像度の１／４の解像
度の画像となる。しかし、４つの第１のトランジスタ31
Ｇおよび第２のトランジスタ33を１回だけ開閉するだけ
であるから、それに要する動作時間は、高解像モードの
場合の約１／４となり、画像信号の出力時間を高速化す
ることができる。

【００３４】このように本実施例の放射線検出器によれ
ば、１つの放射線検出器で低解像度の画像を表す画像信
号と高解像度の画像を表す画像信号とのうち一方を選択
的に得ることができ、また低解像度の画像信号を出力す
る場合は、高解像度の画像信号を出力する場合よりも高
速化することができる。

【００３５】なお、本発明の放射線検出器は低解像度高
速モードにおいて縦ｍ個×横ｎ個の固体光検出素子を１
つの画素として取扱うように第２のトランジスタを接続
すればよく、上記実施例の如く、縦２個×横２個の固体
光検出素子を１つの画素として取扱うもののほか、図４
に示すように縦４個×横１個の固体光検出素子を１つの
第２のトランジスタ33により接続することにより、１つ
の画素として取扱うような構成を採ることもできる。

【００３６】また本実施例の固体光検出器として、例え
ば前述した(i) 放射線の透過方向の熱さが通常のものよ
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、(iii) ＣｄＴｅ等の半導体放射線検出器
などを使用することでき、このような固体光検出器は放
射線を直接に電気信号等に変換することができ、この場
合の放射線検出器は、放射線を可視光に変換するシンチ
レータを具備しない構成を採ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）本発明の放射線検出器の一実施例の構成
を示すブロック図（Ｂ）（Ａ）に示した放射線検出器の一部を抜粋したブ
ロック図

【図２】図１に示す放射線検出器を用いた放射線画像情
報検出システムを示すシステム図

【図３】固体光検出素子の詳細な構造を示す図

【図４】本発明の放射線検出器の他の実施態様を示す図

【符号の説明】

10 被写体 20 放射線源 30 放射線検出器 31 固体光検出器 31Ｅフォトダイオード 31Ｇ第１のトランジスタ 32 シンチレータ 33 第２のトランジスタ 34 切換手段 35 走査パルス発生器 36 転送レジスタＰ，Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄ固体光検出素子

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【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する光電変換
部と、該光電変換部に蓄電された画像信号を、所定の走
査信号に応じて該光電変換部より外部へ出力する転送部
とからなる固体光検出素子が２次元状に多数配列されて
なる放射線検出器において、前記転送部が、前記各光電変換部ごとに設けられ該光電
変換部により変換された画像信号を各別に出力する第１
の転送部と、隣接する複数の前記光電変換部に設けられ
た複数の前記第１の転送部に共通に接続され、該複数の
第１の転送部を通して出力された信号を出力する第２の
転送部と、前記第１の転送部と前記第２の転送部とを切
り替え、前記隣接する複数の光電変換部からの出力を各
別に出力するモードと前記第１の転送部を通して出力さ
れた信号を合わせて出力するモードとを選択する切替手
段とからなることを特徴とする放射線検出器。