特開 2017-187340 放射線検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-187340(P2017-187340A)

(43)【公開日】2017年10月12日

(54)【発明の名称】放射線検出器

(51)【国際特許分類】

   G01T 1/20 20060101AFI20170919BHJP

   A61B 6/00 20060101ALI20170919BHJP

【ＦＩ】

   G01T1/20 E

   G01T1/20 G

   G01T1/20 L

   A61B6/00 300S

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-75209(P2016-75209)

(22)【出願日】2016年4月4日

(71)【出願人】

【識別番号】503382542

【氏名又は名称】東芝電子管デバイス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108062

【弁理士】

【氏名又は名称】日向寺 雅彦

(74)【代理人】

【識別番号】100168332

【弁理士】

【氏名又は名称】小崎 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100146592

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 浩

(72)【発明者】

【氏名】吉田 靖史

(72)【発明者】

【氏名】會田 博之

【テーマコード（参考）】

2G188

4C093

【Ｆターム（参考）】

2G188BB02

2G188BB04

2G188CC15

2G188CC17

2G188CC19

2G188CC22

2G188DD05

2G188DD13

2G188DD35

2G188DD42

2G188DD44

2G188DD47

2G188EE29

2G188FF12

4C093AA01

4C093CA06

4C093EB12

4C093EB17

4C093FC01

(57)【要約】

【課題】動作時に発生するノイズを抑制することができる放射線検出器を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る放射線検出器は、複数の光電変換素子を有するアレイ基板と、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記アレイ基板のシンチレータ層が設けられる側とは反対側に設けられた回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記複数の光電変換素子からの信号電荷に基づいて放射線画像を構成する複数の画像構成回路と、を備えている。
前記複数の画像構成回路は、同じ構成を有している。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光電変換素子を有するアレイ基板と、
前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、
前記アレイ基板のシンチレータ層が設けられる側とは反対側に設けられた回路基板と、
前記回路基板に設けられ、前記複数の光電変換素子からの信号電荷に基づいて放射線画像を構成する複数の画像構成回路と、
を備え、
前記複数の画像構成回路は、同じ構成を有している放射線検出器。

【請求項2】

前記回路基板の平面形状は四角形であり、
前記複数の画像構成回路のうちの一つは、前記回路基板の第１の角部の近傍に設けられ、
前記複数の画像構成回路のうちの他の一つは、前記回路基板の前記第１の角部に対峙する第２の角部の近傍に設けられている請求項１記載の放射線検出器。

【請求項3】

前記複数の画像構成回路の切換を行う切換回路をさらに備え、
前記切換回路は、前記複数の画像構成回路のうちの一つを起動させる際には、残りの前記画像構成回路の動作を停止させる請求項１または２に記載の放射線検出器。

【請求項4】

前記切換回路は、前記放射線画像の構成を行うたびに前記画像構成回路の切換を行う請求項１〜３のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【請求項5】

前記アレイ基板、前記シンチレータ層、および前記回路基板を収納する筐体と、
前記筐体の内部に設けられた加熱部と、
をさらに備え、
前記加熱部は、前記筐体の内部の前記複数の画像構成回路の近傍の温度より低い温度の位置に設けられている請求項１〜４のいずれか１つに記載の放射線検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、放射線検出器に関する。

【背景技術】

【0002】

放射線検出器の一種にＸ線検出器がある。Ｘ線検出器には、入射したＸ線を蛍光に変換するシンチレータ層、蛍光を信号電荷に変換する光電変換素子、得られた信号電荷を処理する信号処理回路、信号処理回路からの出力に基づいてＸ線画像を構成する画像構成回路などが設けられている。
ここで、画像構成回路は、動作時に発熱するため熱源となる。この場合、画像構成回路からの熱が光電変換素子に伝わると、光電変換素子の温度が上昇して暗電流値が変動する。画像データ信号は微小な信号であるため、光電変換素子の暗電流値が変動すると画像データ信号に大きなノイズが載るおそれがある。

【0003】

またさらに、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子に対して画像合成回路の設置場所が偏在していると、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子に対して二次元的な温度分布が生じる。すると、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子の暗電流値に二次元的な分布が発生する。そのため、得られたＸ線画像に二次元的なノイズが生じ、画像ムラとなるおそれもある。
そこで、動作時に発生するノイズを抑制することができる放射線検出器の開発が望まれていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−７７１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、動作時に発生するノイズを抑制することができる放射線検出器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態に係る放射線検出器は、複数の光電変換素子を有するアレイ基板と、前記複数の光電変換素子の上に設けられ、放射線を蛍光に変換するシンチレータ層と、前記アレイ基板のシンチレータ層が設けられる側とは反対側に設けられた回路基板と、前記回路基板に設けられ、前記複数の光電変換素子からの信号電荷に基づいて放射線画像を構成する複数の画像構成回路と、を備えている。
前記複数の画像構成回路は、同じ構成を有している。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施の形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。

【図2】Ｘ線検出器１の周縁近傍の模式断面図である。

【図3】Ｘ線検出器１の模式側面図である。

【図4】アレイ基板２の回路図である。

【図5】Ｘ線検出器１のブロック図である

【図6】比較例に係るＸ線検出器１０１を例示するためのブロック図である。

【図7】（ａ）、（ｂ）は、画像構成回路４ａ、４ｂの配設位置を例示するための模式平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、本発明の実施形態に係る放射線検出器は、Ｘ線のほかにもγ線などの各種放射線に適用させることができる。ここでは、一例として、放射線の中の代表的なものとしてＸ線に係る場合を例にとり説明をする。したがって、以下の実施形態の「Ｘ線」を「他の放射線」に置き換えることにより、他の放射線にも適用させることができる。

【0009】

図１は、本実施の形態に係るＸ線検出器１を例示するための模式斜視図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図１においては、反射層６、防湿体７などを省いて描いている。
図２は、Ｘ線検出器１の周縁近傍の模式断面図である。
図３は、Ｘ線検出器１の模式側面図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図２および図３においては、回路基板９などを省いて描いている。
図４は、アレイ基板２の回路図である。
図５は、Ｘ線検出器１のブロック図である。

【0010】

放射線検出器であるＸ線検出器１は、放射線画像であるＸ線画像を検出するＸ線平面センサである。Ｘ線検出器１は、例えば、一般医療用途などに用いることができる。ただし、Ｘ線検出器１の用途は、一般医療用途に限定されるわけではない。

【0011】

図１〜図３に示すように、Ｘ線検出器１には、アレイ基板２、配線部２０、配線部２１、シンチレータ層５、反射層６、防湿体７、接着層８、および回路基板９が設けられている。

【0012】

アレイ基板２は、シンチレータ層５によりＸ線から変換された蛍光（可視光）を信号電荷に変換する。アレイ基板２は、支持板２００の一方の面に取り付けられている。支持板２００は、アレイ基板２、シンチレータ層５、回路基板９などが収納される図示しない筐体の内部に設けられている。
アレイ基板２は、基板２ａ、光電変換部２ｂ、制御ライン（又はゲートライン）２ｃ１、データライン（又はシグナルライン）２ｃ２、配線パッド２ｄ１、配線パッド２ｄ２、引き出し配線２ｇ１、引き出し配線２ｇ２、および保護層２ｆを有する。

【0013】

基板２ａは、板状を呈し、ガラスなどの透光性材料から形成されている。
基板２ａの平面形状は、四角形とすることができる。
光電変換部２ｂは、基板２ａの一方の表面に複数設けられている。
複数の光電変換部２ｂが設けられた領域は、有効画素領域Ａとなる。
なお、１つの光電変換部２ｂは、１つの画素（pixel）に対応する。

【0014】

光電変換部２ｂは、複数の制御ライン２ｃ１と複数のデータライン２ｃ２とにより画された複数の領域のそれぞれに設けられている。
複数の光電変換部２ｂは、マトリクス状に並べられている。

【0015】

光電変換部２ｂには、光電変換素子２ｂ１と、スイッチング素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ；Thin Film Transistor）２ｂ２が設けられている。
また、光電変換素子２ｂ１において変換した信号電荷を蓄積する蓄積キャパシタ２ｂ３を設けることができる（図４を参照）。蓄積キャパシタ２ｂ３は、例えば、平板状を呈し、薄膜トランジスタ２ｂ２の下に設けることができる。ただし、光電変換素子２ｂ１の容量によっては、光電変換素子２ｂ１が蓄積キャパシタ２ｂ３を兼ねることができる。

【0016】

光電変換素子２ｂ１は、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
薄膜トランジスタ２ｂ２は、蓄積キャパシタ２ｂ３への電荷の蓄積および電荷の放出のスイッチングを行う。薄膜トランジスタ２ｂ２は、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）やポリシリコン（Ｐ−Ｓｉ）などの半導体材料を含むものとすることができる。

【0017】

図４に示すように、薄膜トランジスタ２ｂ２は、ゲート電極２ｂ２ａ、ソース電極２ｂ２ｂ及びドレイン電極２ｂ２ｃを有する。薄膜トランジスタ２ｂ２のゲート電極２ｂ２ａは、対応する制御ライン２ｃ１と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のソース電極２ｂ２ｂは、対応するデータライン２ｃ２と電気的に接続される。薄膜トランジスタ２ｂ２のドレイン電極２ｂ２ｃは、対応する光電変換素子２ｂ１と蓄積キャパシタ２ｂ３とに電気的に接続される。

【0018】

制御ライン２ｃ１は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。
制御ライン２ｃ１は、基板２ａに設けられ、例えば、行方向に延びている。

【0019】

データライン２ｃ２は、所定の間隔を開けて互いに平行に複数設けられている。
データライン２ｃ２は、基板２ａに設けられ、例えば、行方向と直交する列方向に延びている。

【0020】

配線パッド２ｄ１は、基板２ａの周縁領域に設けられ、引き出し配線２ｇ１を介して制御ライン２ｃ１と電気的に接続されている。
配線パッド２ｄ２は、基板２ａの周縁領域に設けられ、引き出し配線２ｇ２を介してデータライン２ｃ２と電気的に接続されている。
制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、引き出し配線２ｇ１、引き出し配線２ｇ２、配線パッド２ｄ１、および配線パッド２ｄ２は、アルミニウムやクロムなどの低抵抗金属を用いて形成することができる。

【0021】

保護層２ｆは、光電変換部２ｂ、制御ライン２ｃ１、データライン２ｃ２、引き出し配線２ｇ１、および引き出し配線２ｇ２などを覆っている（図２を参照）。
保護層２ｆは、例えば、酸化物絶縁材料、窒化物絶縁材料、酸窒化物絶縁材料、および樹脂材料の少なくとも１種を含む。
酸化物絶縁材料は、例えば、酸化シリコン、酸化アルミニウムなどである。
窒化物絶縁材料は、例えば、窒化シリコン、窒化アルミニウムなどである。
酸窒化物絶縁材料は、例えば、酸窒化シリコンなどである。
樹脂材料は、例えば、アクリル系樹脂などである。

【0022】

配線部２０は、複数の配線２０ａと、複数の配線２０ａを被覆する絶縁部２０ｂとを有する。
配線部２１は、複数の配線２１ａと、複数の配線２１ａを被覆する絶縁部２１ｂとを有する。
配線部２０および配線部２１は、可撓性を有する。
配線２０ａおよび配線２１ａは、アルミニウムや銅などの低抵抗金属を用いて形成することができる。
絶縁部２０ｂおよび絶縁部２１ｂは、樹脂などの絶縁性材料を用いて形成することができる。
配線部２０および配線部２１は、例えば、フレキシブルフラットケーブルやフレキシブルプリント基板などとすることができる。
配線部２０の一方の端部は、複数の配線パッド２ｄ１の上に設けられている。
この場合、配線２０ａの一端は、絶縁部２０ｂから露出し、対応する配線パッド２ｄ１と電気的に接続される。配線２０ａの他端は、絶縁部２０ｂから露出し、回路基板９に設けられた制御回路３１と電気的に接続される。
配線部２１の一方の端部は、複数の配線パッド２ｄ２の上に設けられている。
この場合、配線２１ａの一端は、絶縁部２１ｂから露出し、対応する配線パッド２ｄ２と電気的に接続される。配線２１ａの他端は、絶縁部２１ｂから露出し、回路基板９に設けられた増幅・変換回路３２と電気的に接続される。

【0023】

シンチレータ層５は、複数の光電変換素子２ｂ１の上に設けられ、入射するＸ線を蛍光、すなわち可視光に変換する。シンチレータ層５は、有効画素領域Ａを覆うように設けられている。
シンチレータ層５は、例えば、ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）：タリウム（Ｔｌ）、あるいはヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）：タリウム（Ｔｌ）などを用いて形成することができる。この場合、真空蒸着法などを用いて、柱状結晶の集合体が形成されるようにすることができる。
シンチレータ層５の厚み寸法は、例えば、６００μｍ程度とすることができる。柱状結晶の太さ寸法は、例えば、最表面で８μｍ〜１２μｍ程度とすることができる。

【0024】

また、シンチレータ層５は、例えば、酸硫化ガドリニウム（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ）などを含むものとすることもできる。
この場合、シンチレータ層５は、四角柱状を呈し、複数の光電変換部２ｂごとに設けられるようにすることができる。

【0025】

反射層６は、蛍光の利用効率を高めて感度特性を改善するために設けられている。すなわち、反射層６は、シンチレータ層５において生じた蛍光のうち、光電変換部２ｂが設けられた側とは反対側に向かう光を反射させて、光電変換部２ｂに向かうようにする。
反射層６は、シンチレータ層５の表面側（Ｘ線の入射面側）の面を覆うように設けられている。

【0026】

反射層６は、例えば、スパッタリング法などの成膜法を用いて形成することができる。この場合、反射層６は、銀合金やアルミニウムなどの光の反射率の高い金属から形成することができる。
また、反射層６は、例えば、塗布法を用いて形成することができる。この場合、反射層６は、酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの光散乱性粒子を含む樹脂から形成することができる。

【0027】

また、反射層６は、例えば、板状体を接着するなどして形成することができる。この場合、反射層６は、表面が銀合金やアルミニウムなどの光の反射率の高い金属からなる板を用いて形成することができる。

【0028】

なお、図２に例示をした反射層６は、酸化チタンからなるサブミクロン粉体と、バインダ樹脂と、溶媒を混合して作成した材料をシンチレータ層５上に塗布し、これを乾燥させることで形成したものである。

【0029】

防湿体７は、空気中に含まれる水蒸気により、シンチレータ層５および反射層６の特性が劣化するのを抑制するために設けられている。
図３に示すように、防湿体７は、ハット形状を呈し、表面部７ａ、周面部７ｂ、および、つば（鍔）部７ｃを有する。
防湿体７は、表面部７ａ、周面部７ｂ、および、つば部７ｃが一体成形されたものとすることができる。

【0030】

表面部７ａは、シンチレータ層５の光電変換部２ｂ側とは反対側に設けられる。
周面部７ｂは、シンチレータ層５の側方に設けられる。
つば部７ｃは、複数の配線パッド２ｄ１および複数の配線パッド２ｄ２の上に接着層８を介して接合されている。なお、つば部７ｃは、アレイ基板２上の、複数の配線パッド２ｄ１、２ｄ２が設けられる領域と、シンチレータ層５が設けられる領域との間に接着層８を介して接合することもできる。

【0031】

防湿体７は、透湿係数の小さい材料から形成することができる。
防湿体７は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、低透湿防湿材料などから形成することができる。
低透湿防湿材料は、例えば、樹脂層と無機材料（アルミニウムなどの軽金属や、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などのセラミック系材質）からなる層とが積層されたものとすることができる。

【0032】

また、防湿体７の厚み寸法は、Ｘ線の吸収や防湿体７の剛性などを考慮して決定することができる。この場合、防湿体７の厚みを厚くしすぎるとＸ線の吸収が多くなりすぎる。防湿体７の厚みを薄くしすぎると剛性が低下して破損しやすくなる。
防湿体７は、例えば、厚み寸法が０．１ｍｍのアルミニウム箔をプレス成形して形成することができる。

【0033】

接着層８は、つば部７ｃと、アレイ基板２との間に設けられている。
接着層８は、接着剤が硬化することで形成されたものである。
接着剤は、紫外線硬化型接着剤、自然硬化型接着剤、加熱硬化型接着剤などとすることができる。
この場合、接着剤は、紫外線硬化型接着剤のエポキシ系接着剤、自然硬化型接着剤のエポキシ系接着剤、加熱硬化型接着剤のエポキシ系接着剤などとすることができる。

【0034】

また、接着層８の透湿率（水蒸気の透過率）は、できるだけ小さくなるようにすることが好ましい。この場合、接着剤に無機材質のタルク（滑石：Ｍｇ_３Ｓｉ_４Ｏ_１０（ＯＨ）_２）を７０重量％以上添加すれば、接着層８の透湿係数を大幅に低減させることができる。

【0035】

回路基板９は、アレイ基板２の、シンチレータ層５側とは反対側に設けられている。回路基板９は、アレイ基板２と対峙している。回路基板９は、支持板２００の、アレイ基板２が設けられる側とは反対側の面に取り付けられている。回路基板９の平面形状は四角形とすることができる。
回路基板９には、制御回路３１、並列−直列変換回路３２ｂ、アナログ−デジタル変換回路３２ｃ、画像構成回路４ａ、４ｂ、および切換回路４ｃが設けられている。

【0036】

図５に示すように、信号処理回路３は、制御回路３１、および増幅・変換回路３２を有する。
制御回路３１は、薄膜トランジスタ２ｂ２のオン状態とオフ状態を切り替える。
制御回路３１は、複数のゲートドライバ３１ａと行選択回路３１ｂとを有する。

【0037】

行選択回路３１ｂには、切換回路４ｃなどから制御信号Ｓ１が入力される。行選択回路３１ｂは、Ｘ線画像の走査方向に従って、対応するゲートドライバ３１ａに制御信号Ｓ１を入力する。
ゲートドライバ３１ａは、対応する制御ライン２ｃ１に制御信号Ｓ１を入力する。
例えば、制御回路３１は、配線部２０と制御ライン２ｃ１とを介して、制御信号Ｓ１を各制御ライン２ｃ１毎に順次入力する。制御ライン２ｃ１に入力された制御信号Ｓ１により薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となり、光電変換素子２ｂ１からの信号電荷（画像データ信号Ｓ２）が受信できるようになる。

【0038】

増幅・変換回路３２は、複数の積分アンプ３２ａ、複数の並列−直列変換回路３２ｂ、およびアナログ−デジタル変換回路３２ｃを有する。
積分アンプ３２ａは、配線部２１と配線パッド２ｄ２とを介してデータライン２ｃ２と電気的に接続されている。複数の積分アンプ３２ａは、配線部２１に設けられている。
並列−直列変換回路３２ｂは、切り換えスイッチを介して積分アンプ３２ａと電気的に接続されている。
アナログ−デジタル変換回路３２ｃは、並列−直列変換回路３２ｂと電気的に接続されている。
並列−直列変換回路３２ｂおよびアナログ−デジタル変換回路３２ｃは、回路基板９に設けられている。

【0039】

積分アンプ３２ａは、光電変換部２ｂからの画像データ信号Ｓ２を順次受信する。
そして、積分アンプ３２ａは、一定時間内に流れる電流を積分し、その積分値に対応した電圧を並列−直列変換回路３２ｂへ出力する。この様にすれば、所定の時間内にデータライン２ｃ２を流れる電流の値（電荷量）を電圧値に変換することが可能となる。
すなわち、積分アンプ３２ａは、シンチレータ層５において発生した蛍光の強弱分布に対応した画像データ情報を、電位情報へと変換する。

【0040】

並列−直列変換回路３２ｂは、電位情報へと変換された画像データ信号Ｓ２を順次直列信号に変換する。
アナログ−デジタル変換回路３２ｃは、直列信号に変換された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換する。

【0041】

画像構成回路４ａ、４ｂのそれぞれは、アナログ−デジタル変換回路３２ｃと電気的に接続されている。画像構成回路４ａと画像構成回路４ｂは、並列接続されている。
画像構成回路４ａと画像構成回路４ｂは、同じ構成を有している。すなわち、Ｘ線検出器１には、並列接続された２つの画像構成回路が設けられている。なお、２つの画像構成回路が設けられる場合を例示したが、画像構成回路は２つ以上、すなわち、複数の画像構成回路が設けられていればよい。
画像構成回路４ａ、４ｂは、アナログ−デジタル変換回路３２ｃによりデジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいて、Ｘ線画像を構成する。すなわち、画像構成回路４ａ、４ｂは、複数の光電変換素子２ｂ１からの信号電荷に基づいてＸ線画像を構成する。

【0042】

切換回路４ｃは、画像構成回路４ａ、４ｂと電気的に接続されている。切換回路４ｃは、画像構成回路４ａおよび画像構成回路４ｂのいずれかを選択し、選択した画像構成回路を起動させ、選択しなかった画像構成回路を停止させる。
すなわち、切換回路４ｃは、複数の画像構成回路の切換を行う。切換回路４ｃは、複数の画像構成回路のうちの一つを起動させる際には、残りの画像構成回路の動作を停止させる。
切換回路４ｃは、Ｘ線画像の構成を行うたびに（Ｘ線画像の撮影毎に）画像構成回路の切換を行う。

【0043】

ここで、人体への被ばく線量を必要最低限に抑えるために、Ｘ線検出器１に入射するＸ線のＸ線光子数は非常に小さいものとされている。そのため、得られる信号電荷の電荷量は極めて小さいものとなる。例えば、通常の人体の撮影においては、１つの光電変換部２ｂ（画素）から出力される電荷量は１ｐＣ以下となる。そのため、得られる画像データ信号Ｓ２は、非常に微弱なものとなる。

【0044】

この場合、光電変換素子２ｂ１の暗電流値が高いと、暗電流の中に微弱な画像データ信号Ｓ２が埋もれてしまい、信号のＳ／Ｎ比が低くなってしまう。そのため、光電変換素子２ｂ１の暗電流値は、低くすることが好ましい。

【0045】

ところが、光電変換素子２ｂ１は、アモルファスシリコンなどの半導体材料から形成されている。半導体材料は、基本的性質として温度上昇に伴い暗電流値が増大するという特性をもつ。そのため、光電変換素子２ｂ１の暗電流値を低減させるのには限界がある。

【0046】

この場合、光電変換素子２ｂ１の暗電流値に対する補正を行う回路を回路基板９などに設ければ、画像データ信号Ｓ２のＳ／Ｎ比を改善することができる。
しかしながら、光電変換素子２ｂ１の暗電流値は、温度が変化すると変動する。暗電流値が変動すると、補正回路による補正が困難となるので、得られるＸ線画像のコントラストが悪くなるおそれがある。

【0047】

またさらに、温度上昇時に、全ての光電変換素子２ｂ１の暗電流が同じ値だけ変化することはない。一般的には、温度上昇時に、光電変換素子２ｂ１毎に異なった暗電流値の変化が生じる。そのため、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子２ｂ１の暗電流値に二次元的な分布が発生する。その結果、得られるＸ線画像に二次元的なノイズが生じ、画像ムラとなるおそれもある。
すなわち、光電変換素子２ｂ１の温度が変動すると暗電流値が変動して、画像データ信号Ｓ２にノイズが載り、得られるＸ線画像の品質が低下するおそれがある。

【0048】

この場合、Ｘ線検出器１における発熱を抑制することができれば、光電変換素子２ｂ１の温度上昇を抑制することができ、ひいてはＸ線画像の品質が低下するのを抑制することができる。
しかしながら、例えば、画像構成回路には多数の演算素子が設けられており、演算素子が動作する際に多量の熱が発生する。そして、発生した熱の一部は光電変換素子２ｂ１に伝わり、光電変換素子２ｂ１の温度を上昇させる。
この場合、冷却ファンや放熱フィンなどを設ける様にすれば、光電変換素子２ｂ１の温度上昇を抑制することができる。しかしながら、冷却ファンや放熱フィンなどによる冷却には限界がある。

【0049】

また、一般的には、画像構成回路は１つだけ設けられる。
図６は、比較例に係るＸ線検出器１０１を例示するためのブロック図である。
図６に示すように、Ｘ線検出器１０１には画像構成回路１０４が１つだけ設けられている。
また、図１に例示をしたものと同様に、画像構成回路１０４は、アレイ基板２と対峙させて設けられた回路基板９に設けられている。
待機状態のＸ線検出器１０１を動作状態にした場合、あるいは、未通電状態のＸ線検出器１０１を通電状態にした場合には、画像構成回路１０４が発熱する。画像構成回路１０４において発生した熱は、画像構成回路１０４の上方に位置する光電変換素子２ｂ１に伝わることになる。

【0050】

また、図１に示すように、複数の光電変換素子２ｂ１は、マトリクス状に平面配置されている。そのため、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子２ｂ１に対して、画像構成回路１０４が偏った位置に設けられることになる。この場合、画像構成回路１０４の直上にある光電変換素子２ｂ１の温度が上昇しやすくなるので、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子２ｂ１に二次元的な温度分布が生じる。そのため、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子２ｂ１の暗電流値にも二次元的な分布が発生する。

【0051】

そこで、本実施の形態に係るＸ線検出器１においては、複数の画像構成回路（例えば、画像構成回路４ａ、４ｂ）と切換回路４ｃを設け、光電変換素子２ｂ１の温度上昇の抑制と、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子２ｂ１に二次元的な温度分布が生じるのを抑制するようにしている。
なお、以下においては、一例として、２つの画像構成回路（画像構成回路４ａ、４ｂ）が設けられる場合を説明する。

【0052】

図７（ａ）、（ｂ）は、画像構成回路４ａ、４ｂの配設位置を例示するための模式平面図である。
切換回路４ｃにより、画像構成回路４ａと画像構成回路４ｂは、交互に起動される。そのため、画像構成回路４ａと画像構成回路４ｂが近接していると、画像構成回路４ａおよび画像構成回路４ｂが設けられた領域においては、常時いずれか一方が起動状態（発熱状態）となり得る。そのため、画像構成回路４ａおよび画像構成回路４ｂが設けられた領域の温度が上昇し易くなる。その結果、画像構成回路４ａおよび画像構成回路４ｂが設けられた領域の上方に設けられた光電変換素子２ｂ１の温度が上昇し易くなる。

【0053】

そこで、本実施の形態に係るＸ線検出器１においては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、回路基板９上において、画像構成回路４ｂは、画像構成回路４ａから離隔した位置に設けられている。なお、アレイ基板２は、回路基板９と対峙しているので、アレイ基板２に対する画像構成回路４ａ、４ｂの平面的な位置関係も同様となる。

【0054】

この場合、図７（ａ）に示すように、回路基板９の対峙する角部の近傍に画像構成回路４ａ、４ｂを設けることができる。
すなわち、複数の画像構成回路のうちの一つは、回路基板９の第１の角部の近傍に設けることができる。複数の画像構成回路のうちの他の一つは、回路基板９の第１の角部に対峙する第２の角部の近傍に設けることができる。
また、図７（ｂ）に示すように、回路基板９の対峙する辺の近傍に画像構成回路４ａ、４ｂを設けることができる。
この様にすれば、画像構成回路４ａと画像構成回路４ｂとの間の距離を長くすることができる。回路基板９の対峙する角部の近傍に画像構成回路４ａ、４ｂを設ければ、画像構成回路４ａと画像構成回路４ｂとの間の距離を最大にすることができる。また、回路基板９の周縁部分は中央部分より放熱性が高い。
そのため、これらの位置に画像構成回路４ａ、４ｂを設ければ、画像構成回路４ａ、４ｂの上方に設けられた光電変換素子２ｂ１の温度が上昇するのを効果的に抑制することができる。

【0055】

また、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、有効画素領域Ａ（複数の光電変換素子２ｂ１が設けられる領域）はアレイ基板２の中央領域に設けられるので、画像構成回路４ａ、４ｂの上方に設けられた光電変換素子２ｂ１の数を少なくすることができる。この場合、回路基板９の対峙する角部の近傍に画像構成回路４ａ、４ｂを設ければ、画像構成回路４ａ、４ｂの上方に設けられた光電変換素子２ｂ１の数を最小にすることができる。

【0056】

次に、切換回路４ｃの作用について説明する。
本実施の形態に係るＸ線検出器１においては、Ｘ線画像は、例えば、以下のようにして得ることができる。
まず、制御回路３１によって薄膜トランジスタ２ｂ２が順次オン状態となる。薄膜トランジスタ２ｂ２がオン状態となることで、一定の電荷が蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積される。
次に、薄膜トランジスタ２ｂ２をオフ状態にする。Ｘ線が照射されると、シンチレータ層５によりＸ線が蛍光に変換される。蛍光が光電変換素子２ｂ１に入射すると、光電効果によって電荷（電子およびホール）が発生し、発生した電荷と、蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている電荷（異種電荷）とが結合して蓄積されていた電荷が減少する。
次に、制御回路３１は、薄膜トランジスタ２ｂ２を順次オン状態にする。増幅・変換回路３２は、サンプリング信号に従って各蓄積キャパシタ２ｂ３に蓄積されている減少した電荷（画像データ信号Ｓ２）をデータライン２ｃ２を介して読み出す。

【0057】

次に、積分アンプ３２ａは、画像データ信号Ｓ２を順次受信し、電位情報へと変換する。
次に、並列−直列変換回路３２ｂは、電位情報へと変換された画像データ信号Ｓ２を順次直列信号に変換する。
次に、アナログ−デジタル変換回路３２ｃは、直列信号に変換された画像データ信号Ｓ２をデジタル信号に順次変換する。
次に、切換回路４ｃは、画像構成回路４ａおよび画像構成回路４ｂのいずれかを選択し、選択した画像構成回路を起動させ、選択しなかった画像構成回路を停止させる。すなわち、切換回路４ｃは、画像構成回路４ａおよび画像構成回路４ｂを交互に起動させる。なお、３つ以上の画像構成回路が設けられる場合には、撮影動作ごとに起動する画像構成回路をローテーションさせていくようにすればよい。
選択された画像構成回路は、デジタル信号に変換された画像データ信号Ｓ２に基づいて、Ｘ線画像を構成する。構成されたＸ線画像のデータは、選択された画像構成回路から外部の機器に向けて出力される。

【0058】

以降、前述した動作を繰り返すことで、Ｘ線画像を連続的に得ることができる。
本実施の形態によれば、画像構成回路４ａおよび画像構成回路４ｂは互いに離隔して設けられ、且つ、交互に起動されるので、画像構成回路４ａ、４ｂの上方に設けられた光電変換素子２ｂ１の温度が上昇するのを抑制することができる。
そのため、動作時に発生するノイズを抑制することができる。

【0059】

なお、積分アンプ３２ａにも演算素子が設けられているので、画像構成回路４ａ、４ｂと同様に発熱源となり得る、しかしながら、複数の積分アンプ３２ａは、配線部２１に設けられているので、複数の積分アンプ３２ａにおいて発生した熱は、光電変換素子２ｂ１に伝わり難い。
また、積分アンプ３２ａに設けられた演算素子のオフセット値も温度上昇により変動する。このオフセット値は、光電変換素子２ｂ１の暗電流値と同様の作用を有する。そのため、積分アンプ３２ａの温度が上昇することでオフセット値が変動すると、Ｘ線画像の品質が低下するおそれがある。しかしながら、複数の積分アンプ３２ａは、配線部２１に設けられている。そのため、積分アンプ３２ａの放熱性を高めることができるので、積分アンプ３２ａの温度上昇を抑制することができる。その結果、オフセット値の変動が抑制されるので、Ｘ線画像の品質が低下するのを抑制することができる。

【0060】

また、アレイ基板２、シンチレータ層５、および回路基板９などを収納する図示しない筐体と、筐体の内部に設けられた図示しない加熱部をさらに設けることもできる。
図示しない加熱部は、筐体の内部における温度の低い位置に設けることができる。例えば、図示しない加熱部は、筐体の内部の、複数の画像構成回路の近傍の温度より低い温度の位置に設けることができる。この場合、加熱部は、筐体の内部の温度を上昇させて、筐体の内部の温度が一定となるようにする。この様にすれば、Ｘ線検出器１の動作時に、光電変換素子２ｂ１や積分アンプ３２ａの温度が変動するのを抑制することができる。

【0061】

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0062】

１ Ｘ線検出器、２ アレイ基板、２ａ 基板、２ｂ 光電変換部、２ｂ１ 光電変換素子、２ｂ２ 薄膜トランジスタ、２ｂ３ 蓄積キャパシタ、３ 信号処理回路、４ａ 画像構成回路、４ｂ 画像構成回路、４ｃ 切換回路、５ シンチレータ層、９ 回路基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】