特許 7410678 放射線撮像装置および放射線撮像システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-26

(45)【発行日】2024-01-10

(54)【発明の名称】放射線撮像装置および放射線撮像システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 27/146 20060101AFI20231227BHJP

   H01L 27/144 20060101ALI20231227BHJP

   H04N 5/32 20230101ALI20231227BHJP

   H04N 23/30 20230101ALI20231227BHJP

   H04N 25/30 20230101ALI20231227BHJP

   A61B 6/42 20240101ALI20231227BHJP

   G01T 7/00 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

H01L27/146 C

H01L27/144 K

H01L27/146 D

H04N5/32

H04N23/30

H04N25/30

A61B6/00 300S

A61B6/00 300W

G01T7/00 A

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2019170805

(22)【出願日】2019-09-19

(65)【公開番号】P2021048325

(43)【公開日】2021-03-25

【審査請求日】2022-09-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤吉 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】多川 元気

(72)【発明者】

【氏名】小柳 隆宏

【審査官】小山 満

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４１３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４５５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８９４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００７８５３０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２７／１４６

Ｈ０１Ｌ ２７／１４４

Ｈ０４Ｎ ５／３２

Ｈ０４Ｎ ２３／３０

Ｈ０４Ｎ ２５／３０

Ａ６１Ｂ ６／００

Ｇ０１Ｔ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射線画像を撮像する複数の撮像画素および放射線を検知する検知画素を有するセンサ基板と、前記センサ基板を支持するように前記センサ基板に結合された支持基板と、前記センサ基板と前記支持基板とを収容する筺体と、を備える放射線撮像装置であって、
前記センサ基板は、前記筺体の変形によって応力が集中する応力集中部であって、前記支持基板が有する起伏部から圧力を受ける部分を含む前記応力集中部を含む配置禁止領域を有し、前記検知画素は、前記配置禁止領域とは異なる領域に配置されている、
ことを特徴とする放射線撮像装置。

【請求項2】

前記起伏部は、前記支持基板に対してビスが締結された部分を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮像装置。

【請求項3】

前記部分は、前記支持基板に設けられた貫通孔と、前記貫通孔に挿入された部材とを含み、前記部材に前記ビスがねじ込まれている、
ことを特徴とする請求項２に記載の放射線撮像装置。

【請求項4】

前記起伏部は、前記支持基板が第１高さ面と、前記第１高さ面よりも高さが高い第２高さ面と、前記第１高さ面と前記第２高さ面とを接続する傾斜面とを有することによって形成され、前記第１高さ面を含む平面に対する前記傾斜面の傾斜角は１５°以上であり、
前記配置禁止領域は、前記傾斜面と前記第１高さ面との境界からの距離が前記第１高さ面と前記第２高さ面との高低差の５０倍以下の領域である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

【請求項5】

前記起伏部は、２つの段差を含み、前記２つの段差の間の最短距離は、前記２つの段差の最大高さの２００倍以下の距離である、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

【請求項6】

前記筺体は、前記筺体の内側の空間に突出した突起を含み、前記応力集中部は、前記センサ基板のうち前記筺体の変形に応じて前記突起によって圧力が加えられる部分を更に含む、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

【請求項7】

放射線画像を撮像する複数の撮像画素および放射線を検知する検知画素を有するセンサ基板と、前記センサ基板を支持するように前記センサ基板に結合された支持基板と、前記センサ基板と前記支持基板とを収容する筺体と、を備える放射線撮像装置であって、
前記筺体は、前記筺体の内側の空間に突出した突起を含み、
前記センサ基板は、前記筺体の変形によって応力が集中する応力集中部であって、前記センサ基板のうち前記筺体の変形に応じて前記突起が前記支持基板に接触することによって圧力が加えられる部分を含む前記応力集中部を含む配置禁止領域を有し、前記検知画素は、前記配置禁止領域とは異なる領域に配置されている、
ことを特徴とする放射線撮像装置。

【請求項8】

放射線画像を撮像する複数の撮像画素および放射線を検知する検知画素を有するセンサ基板と、前記センサ基板を支持するように前記センサ基板に結合された支持基板と、前記センサ基板と前記支持基板とを収容する筺体と、を備える放射線撮像装置であって、
前記センサ基板は、前記筺体の変形によって前記支持基板が有する起伏部から圧力を受ける部分を含む配置禁止領域を有し、前記検知画素は、前記配置禁止領域とは異なる領域に配置されている、
ことを特徴とする放射線撮像装置。

【請求項9】

放射線画像を撮像する複数の撮像画素および放射線を検知する検知画素を有するセンサ基板と、前記センサ基板を支持するように前記センサ基板に結合された支持基板と、前記センサ基板と前記支持基板とを収容する筺体と、を備える放射線撮像装置であって、
前記筺体は、前記筺体の内側の空間に突出した突起を含み、前記センサ基板は、前記センサ基板のうち前記筺体の変形に応じて前記突起が前記支持基板に接触することによって圧力が加えられる部分を含む配置禁止領域を有し、前記検知画素は、前記配置禁止領域とは異なる領域に配置されている、
ことを特徴とする放射線撮像装置。

【請求項10】

前記複数の撮像画素のうち少なくとも１つは、前記配置禁止領域に配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

【請求項11】

前記支持基板は、結合部材を介して前記センサ基板と結合されている、
ことを特徴とする請求項１又は１０のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

【請求項12】

前記センサ基板と前記支持基板との間に配置された放射線遮蔽板を更に備える、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

【請求項13】

前記放射線遮蔽板と前記センサ基板との間に結合部材が配置されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載の放射線撮像装置。

【請求項14】

前記検知画素から出力される信号に基づいて、放射線の照射を停止させる信号が生成される、
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

【請求項15】

前記検知画素を含む複数の検知画素を備え、前記複数の検知画素は、共通の駆動線に接続された少なくとも２つの検知画素を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

【請求項16】

前記複数の撮像画素の一部と前記検知画素とが同じ行に配置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線撮像装置。

【請求項17】

放射線を発生する放射線源と、
請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の放射線撮像装置と、
を備えることを特徴とする放射線撮像システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射線撮像装置および放射線撮像システムに関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線等の放射線による医療画像診断や非破壊検査に用いる放射撮影装置として、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等のスイッチと光電変換素子等の変換素子とを組み合わせた画素が配列されたアレイを有する放射線撮像装置が実用化されている。スイッチは、変換素子と列信号線との間に配置されていて、スイッチを導通状態にすることによって、変換素子から列信号線を介して信号が読み出される。

【0003】

放射線撮像装置は、自動露出制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＥＣ）機能を備えうる。ＡＥＣ機能は、例えば、放射線源から放射線の照射が開始されるタイミングの検出、放射線の照射を停止させるべきタイミングの決定、放射線の照射量または積算照射量の検出などに利用されうる。

【0004】

特許文献１には、放射線画像撮影用の画素の他に放射線検出用の画素が配置された放射線画像撮影装置が記載されている。放射線検出用の画素は、放射線の照射開始を検出するために用いられる。放射線検出用の画素２０Ｂは、放射線の照射開始を検出するために用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１５９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＡＥＣ機能を内蔵する放射線撮像装置では、患者による荷重が放射線撮像装置にかかる可能性を考慮すべきである。放射線撮像装置に荷重がかかり、例えば、放射線検出装置の筺体内のセンサ基板が変形すると、その変形した部分に配置されている画素のインピーダンスが変化し、ノイズ特性、オフセット特性などが変化しうる。その影響により、検出信号が変化し、放射線の照射量の適正な検知ができなくなりうる。特に、センサ基板が直接的あるいは間接的に筺体内の構造物と接触している構成においては、センサ基板が局所的に変形しやすい。そのような部分では、検知信号の変化の影響が顕著になりうる。特に、ＡＥＣのための放射線の検知においては、時間分解能を上げるために、高速に検知信号を読み出す必要がある。そのため、１回のサンプル当りの信号量は非常に小さくなり、変形による検知信号の変化の影響が大きくなりうる。

【0007】

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、荷重が加えられるような環境下においても、放射線の照射量を正確に検知するために有利な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の１つの側面は、放射線撮像装置に係り、前記放射線撮像装置は、放射線画像を撮像する複数の撮像画素および放射線を検知する検知画素を有するセンサ基板と、前記センサ基板を支持するように前記センサ基板に結合された支持基板と、前記センサ基板と前記支持基板とを収容する筺体と、を備え、前記センサ基板は、前記筺体の変形によって応力が集中する応力集中部であって、前記支持基板が有する起伏部から圧力を受ける部分を含む前記応力集中部を含む配置禁止領域を有し、前記検知画素は、前記配置禁止領域とは異なる領域に配置されている。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、荷重が加えられるような環境下においても、放射線の照射量を正確に検知するために有利な技術を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の構成を示す図。

【図2】本発明の第１実施形態の放射線撮像装置における撮像画素および検知画素の構成を示す平面図。

【図3】図２のＡ－Ａ’線に沿った断面図。

【図4】本発明の第１実施形態の放射線撮像装置を含む放射線撮像システムの構成例を示す図。

【図5】本発明の第１実施形態の放射線撮像装置の動作を示す図。

【図6】応力集中部を例示する図。

【図7】応力集中部を例示する図。

【図8】応力集中部を考慮した第１実施形態における検知画素の配置例を示す図。

【図9】応力集中部を考慮した第１実施形態における検知画素の配置例を示す図。

【図10】応力集中部を考慮した第２実施形態における検知画素の配置例を示す図。

【図11】応力集中部を考慮した第２実施形態における検知画素の配置例を示す図。

【図12】応力集中部を考慮した第２実施形態における検知画素の配置例を示す図。

【図13】支持基板が互いに異なる高さの２つ面によって構成される起伏部を有する例を示す図。

【図14】支持基板が凸型の起伏部を有する例を示す図。

【図15】本発明の一実施形態の放射線撮像システムの構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0012】

図１には、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置２００の構成が示されている。放射線撮像装置２００は、複数の行および複数の列を構成するように撮像領域ＩＲに配列された複数の画素を有する。該複数の画素は、放射線画像を撮像する複数の撮像画素１０１と、放射線を検知する１又は複数の検知画素（放射線検知画素）１２１とを含みうる。撮像画素１０１は、放射線を電気信号に変換する第１変換素子１０２と、列信号線１０６と第１変換素子１０２との間に配置された第１スイッチ１０３とを含みうる。検知画素１２１は、放射線を電気信号に変換する第２変換素子１２２と、列信号線１０６と第２変換素子１２２との間に配置された第２スイッチ１２３とを含みうる。

【0013】

複数の撮像画素１０１および検知画素１２１は、複数の行および複数の列を構成するように撮像領域ＩＲに排他的に配置されうる。つまり、複数の撮像画素１０１および検知画素１２１は、複数の行および複数の列を構成するように撮像領域ＩＲに配置された複数の撮像画素１０１の一部が検知画素１２１によって置換されるように配置されうる。あるいは、複数の撮像画素１０１および検知画素１２１は、検知画素１２１のみが配置された行および／または列が存在するように配置されてもよい。

【0014】

第１変換素子１０２および第２変換素子１２２は、放射線を光に変換するシンチレータと、光を電気信号に変換する光電変換素子とで構成されうる。シンチレータは、一般的には、撮像領域ＩＲを覆うようにシート状に形成され、複数の画素によって共有されうる。あるいは、第１変換素子１０２および第２変換素子１２２は、放射線を直接に光に変換する変換素子で構成されうる。第１スイッチ１０３、第２スイッチ１２３は、例えば、非晶質シリコンまたは多結晶シリコン（好ましくは多結晶シリコン）などの半導体で活性領域が構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を含みうる。

【0015】

放射線撮像装置２００は、複数の列信号線１０６および複数の駆動線１０４を有する。各列信号線１０６は、撮像領域ＩＲにおける複数の列のうちの１つに対応する。各駆動線１０４は、撮像領域ＩＲにおける複数の行のうちの１つに対応する。各駆動線１０４は、行選択部２２１によって駆動される。第１変換素子１０２の第１電極は、第１スイッチ１０３の第１主電極に接続され、第１変換素子１０２の第２電極は、バイアス線１０８に接続される。ここで、１つのバイアス線１０８は、例えば、列方向に延びていて、１つの列を構成する複数の撮像画素１０１のそれぞれの変換素子１０２の第２電極に共通に接続される。バイアス線１０８は、電源回路２２６からバイアス電圧Ｖｓを受ける。１つの列を構成する複数の撮像画素１０１の第１スイッチ１０３の第２主電極は、１つの列信号線１０６に接続される。１つの行を構成する複数の撮像画素１０１の第１スイッチ１０３の制御電極は、１つの駆動線１０４に接続される。

【0016】

複数の列信号線１０６は、読出部１３０に接続される。ここで、読出部１３０は、複数の検知部１３２と、マルチプレクサ１３４と、アナログデジタル変換器（以下、ＡＤ変換器）１３６とを含みうる。複数の列信号線１０６のそれぞれは、読出部１３０の複数の検知部１３２のうち対応する検知部１３２に接続される。ここで、１つの列信号線１０６は、１つの検知部１３２に対応する。検知部１３２は、例えば、差動増幅器を含む。マルチプレクサ１３４は、複数の検知部１３２を所定の順番で選択し、選択した検知部１３２からの信号をＡＤ変換器１３６に供給する。ＡＤ変換器１３６は、供給された信号をデジタル信号に変換して出力する。

【0017】

第２変換素子１２２の第１電極は、第２スイッチ１２３の第１主電極に接続され、第２変換素子１２２の第２電極は、バイアス線１０８に接続される。第２スイッチ１２３の第２主電極は、列信号線１０６に接続される。第２スイッチ１２３の制御電極は、検知駆動線１２４に電気的に接続される。１つの列信号線１０６には、１または複数の検知画素１２１が接続されうる。検知駆動線１２４は、行選択部２２１によって駆動される。１つの検知駆動線１２４には、１または複数の検知画素１２１が接続されうる。

【0018】

検知画素１２１に接続された列信号線１０６は、読出部１３０に接続されうる。読出部１３０は、検知画素１２１からの信号についても、撮像画素１０１からの信号と同様に、検知部１３２、マルチプレクサ１３４、ＡＤ変換器１３６を介して、デジタル信号として出力する。

【0019】

検知画素１２１からの信号は、読出部１３０（ＡＤ変換器１３６）から、信号処理部２２４に供給され、信号処理部２２４によって演算、記憶などの処理がされる。信号処理部２２４は、読出部１３０（ＡＤ変換器１３６）の出力に基づいて、放射線撮像装置２００に対する放射線の照射を示す情報を出力する。具体的には、信号処理部２２４は、例えば、放射線撮像装置２００に対する放射線の照射を検知したり、放射線の照射量および／または積算照射量を演算したりする。制御部２２５は、信号処理部２２４からの情報に基づいて、行選択部２２１および読出部１３０を制御する。制御部２２５は、信号処理部２２４からの情報に基づいて、例えば、露出（撮像画素１０１による照射された放射線に対応する電荷の蓄積）の開始および終了を制御する。

【0020】

放射線の照射量を検知する場合は、検知駆動線１２４のみを走査し、検知画素１２１からの信号を列信号線１０６に出力させる。そして、読出部１３０は、検知画素１２１に対応する列の信号を、放射線の照射量を示す情報として、出力する。そのような動作により、検知画素１２１によって検知された放射線の照射量を示す情報を、放射線の照射中に得ることができる。

【0021】

図２は、本発明の第１実施形態の放射線撮像装置２００における撮像画素１０１および検知画素１２１の構成を示す平面図である。ここで、平面図は、放射線撮像装置２００の撮像領域ＩＲに平行な面への正投影と等価である。図３は、図２のＡ－Ａ’線に沿った撮像画素の断面図である。図２、図３は、センサ基板ＳＳの一部を示している。

【0022】

撮像画素１０１および検知画素１２１（これらを単に画素ともいう）は、この例では不図示のシンチレータによって放射線から変換された光を電荷に変換し蓄積する。ただし、それぞれの画素の変換素子は、放射線を直接に電荷に変換するように構成されてもよい。それぞれの画素のスイッチは、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）でありうる。それぞれの画素の変換素子は、例えば、ＰＩＮ型のフォトダイオードでありうる。第１変換素子１０２および第２変換素子１２２は、ガラス基板等の絶縁性からなる基板１００の上に配置された第１スイッチ１０３および第２スイッチ１２３の上に層間絶縁層１１０を挟んで配置されうる。第１変換素子１０２および第２変換素子１２２は、例えば、第１電極１３１、フォトダイオード１３４、第２電極１３７で構成されうる。

【0023】

第１変換素子１０２および第２変換素子１２２の上には、保護膜１３８、第２層間絶縁層１３９、バイアス線１０８、保護膜１４０が順に配置されている。保護膜１４０の上には、不図示の平坦化膜およびシンチレータが配置されている。第２電極１３７は、コンタクトホールを介してバイアス線１０８に接続されている。第２電極１３７には、光透過性を有するＩＴＯが用いられ、不図示のシンチレータで放射線から変換された光が透過可能な構成となっている。本実施形態においては、検知画素１２１は、撮像画素１０１と同じ構造を有するが、検知画素１２１は、撮像画素１０１と異なる構造を有してよい。第１変換素子１０２、第２変換素子１２２は、例えば、ＭＩＳ型のセンサによって構成されてもよい。

【0024】

図４には、放射線撮像装置２００を含む放射線撮像システムの構成が例示されている。放射線撮像システムは、放射線撮像装置２００の他、コントローラ１００２、インターフェース１００３、放射線源インターフェース１００４および放射線源１００５を備えうる。コントローラ１００２には、線量Ａ、照射時間Ｂ（ｍｓ）、管電流Ｃ（ｍＡ）、管電圧Ｄ（ｋＶ）、放射線をモニターすべき領域である関心領域（ＲＯＩ）などが入力されうる。放射線源１００５に付属された爆射スイッチが操作されると、放射線源１００５から放射線が放射される。放射線撮像装置２００の制御部２２５は、例えば、関心領域に配置された検知画素１２１から読み出された信号の積分値が線量Ａ’に到達したら、インターフェース１００３を介して放射線源インターフェース１００４に曝射停止信号を送る。これに応答して、放射線源インターフェース１００４は、放射線源１００５に放射線の放射を停止させる。ここで、線量Ａ’は、線量Ａ、放射線照射強度、各ユニット間の通信ディレイ、処理ディレイ等に基づいて、制御部２２５によって決定されうる。放射線の照射時間が照射時間Ｂに達した場合は、放射線源１００５は、爆射停止信号の有無にかかわらず、放射線の照射を停止する。

【0025】

放射線の照射停止後、撮像画素１０１に対応する駆動線１０４（Ｖｇ１～Ｖｇｍ）を順次に走査し、各撮像画素１０１の画像信号を読出部１３０によって読出し、これにより放射線画像を取得する。検知画素１２１の信号は放射線照射中に読み出されるため、検知画素１２１から画像信号を読み出すことはできないが、検知画素１２１の周囲の撮像画素１０１の画像信号を用いて補間処理を行うことで、それらの箇所の画像信号を生成することができる。

【0026】

図５を参照しながら本発明の第１実施形態の放射線撮像装置２００の動作を説明する。以下の説明において、撮像画素１０１を駆動する駆動線１０４に印加される信号をＶｇ１～Ｖｇｎとし、検知画素１２１を駆動する検知駆動線１２４に印加される信号をＶｄ１～Ｖｄｎとする。第１スイッチ１０３、第２スイッチ１２３は、対応する駆動線に供給される信号がハイレベルであるときに導通状態となり、該駆動線に供給される信号がローレベルであるときに非導通状態となる。

【0027】

放射線の照射を開始する前は、各画素の変換素子に溜まった暗電流を除去する為、駆動線１０４、検知駆動線１２４に、順次に駆動信号を印加し、変換素子のリセット動作（画素リセット動作）が行われる。放射線撮像装置２００は、放射線源１００５からの放射線の照射を開始することを示す信号（照射開始信号）を受信すると、例えば、最終行まで画素のリセット動作を行う。続いて、放射線撮像装置２００は、関心領域に対応した検知画素１２１からの信号を読み出すために、対応する検知駆動線１２４に駆動信号を印加する動作（ＡＥＣ動作）に移行する。ＡＥＣ動作に移行した後、放射線撮像装置２００は、放射線の照射を許容することを示す信号（照射許容信号）をインターフェース１００３に送信する。これに応答して、インターフェース１００３は、放射線源インターフェース１００４に放射線の照射を指示し、放射線源インターフェース１００４は、放射線の照射を開始するように放射線源１００５を制御する。

【0028】

放射線撮像装置２００は、放射線の照射中に継続してＡＥＣ動作を実施する。具体的には、読出部１３０は、検知画素１２１から放射線の照射量に応じた信号を読み出す。この信号は、放射線の照射量に相当する信号と、ＡＥＣ動作におけるオフセット信号とを含みうる。そこで、放射線が照射されていない状態で事前に取得しておいたＡＥＣ動作におけるオフセット信号を、検知画素１２１から読み出された、放射線の照射量に応じた信号から減じることで、放射線の正味の照射量を示す信号（以下、照射量信号）を得ることができる。このような処理は、オフセット補正と呼ばれる。

【0029】

放射線撮像装置２００は、照射量信号の累積値が所定の閾値に達したら、放射線を停止させるための信号をインターフェース１００３に送信する。これに応答して、インターフェース１００３は、放射線源インターフェース１００４に放射線の照射の終了を指示し、放射線源インターフェース１００４は、放射線の照射を終了するように放射線源１００５を制御する。その後、放射線撮像装置２００では、複数の駆動線１０４に順次に駆動信号が印加され、第１スイッチ１０３が導通状態となることで、第１変換素子１０２に蓄積された電荷に応じた信号が放射線撮像装置２００から出力される。

【0030】

ポータブル撮影においては、患者からの荷重が放射線撮像装置２００にかかりうる。放射線の照射中（検出中）に荷重がかかると、センサ基板ＳＳ（基板１００）が応力を受けて変形しうる。センサ基板ＳＳのうち応力が集中する応力集中部では、検知画素１２１が応力の影響を受けて、検知画素１２１の特性、例えば、インピーダンス（寄生容量、抵抗など）が変化しうる。これにより、検知画素１２１の特性、例えば、ノイズ特性、オフセット特性が変化しうる。

【0031】

放射線の照射の検知時は、検知画素１２１から読み出された、放射線の照射量に応じた信号から、事前に取得したオフセット信号を減じることによって照射量信号が得られる。そのため、オフセット信号を取得したタイミングと、放射線の照射量中のタイミングとで、センサ基板ＳＳに加わる荷重が変化し、検知画素１２１に加わる応力に差があると、オフセット補正に誤差が生じうる。非常に微弱な信号を処理するＡＥＣ動作においては、応力による検知画素１２１から出力される信号の変化を無視することはできない。

【0032】

ここで、図６（ａ）、（ｂ）および図７（ａ）、（ｂ）を参照しながら応力集中部ＳＣＰについて例示的に説明する。図６（ａ）、図７（ａ）には、放射線撮像装置２００の一構成例が示されている。図６（ｂ）、図７（ｂ）には、放射線撮像装置２００の他の構成例が示されている。放射線撮像装置２００は、前述のセンサ基板ＳＳを含むパネル構造体６１０と、パネル構造体６１０を収容する筺体６９０とを備えうる。パネル構造体６１０は、センサ基板ＳＳに積層して配置されたシンチレータ７０１と、センサ基板ＳＳを支持する支持基板７０７とを含みうる。支持基板７０７は、１又は複数の結合部材７０４、７０６を介してセンサ基板ＳＳと結合されうる。パネル構造体６１０は、センサ基板ＳＳと支持基板７０７との間に放射線遮蔽板７０５を有してもよい。センサ基板ＳＳと放射線遮蔽板７０５とは、結合部材７０４によって結合されうる。放射線遮蔽板７０５と支持基板７０７とは、結合部材７０６によって結合されうる。結合部材７０４、７０５は、例えば、両面テープでありうる。

【0033】

筺体６９０は、第１カバー６９１と、第２カバー６９２と、第３カバー６９３とを含みうる。第１カバー６９１と第２カバー６９２は、パネル構造体６１０および回路基板６２０を挟むように対向して配置されうる。第３カバー６９３は、第１カバー６９１と第２カバー６９２とを結合するサイドカバーを構成しうる。パネル構造体６１０は、衝撃吸収シート７０２を介して第１カバー６９１に押し付けられ、および／または、結合されうる。

【0034】

図６（ａ）および図７（ａ）に例示された放射線撮像装置２００は、回路基板６２０と、回路基板６２０をパネル構造体６１０に固定する固定部６３０とを含みうる。固定部６３０は、例えば、パネル構造体６１０の支持基板７０７に設けられた貫通孔７１０に挿入された部材（例えば、スペーサまたはプラグ）６３２と、部材６３２にねじ込まれたビス６３１とを含みうる。部材６３２にビス６３１がねじ込まれることによって部材６３２の外形が大きくなり、これによって部材６３２が支持基板７０７に強固に結合されうる。部材６３２は、接着剤によって支持基板７０７に結合されてもよい。

【0035】

図６（ａ）および図７（ａ）に例示された放射線撮像装置２００では、応力集中部ＳＣＰは、支持基板７０７が有する起伏部から圧力を受ける部分を含みうる。該起伏部は、支持基板７０７に対して部材６３２が結合された部分や、ビス６３１が締結された部分を含みうる。該部分は、支持基板７０７に設けられた貫通孔７１０と、貫通孔７１０に挿入された部材６３２とを含み、部材６３２にビス６３１がねじ込まれている。該起伏部の高低差は、例えば、数十μｍ程度でありうる。放射線撮像装置２００は、複数の回路基板６２０を備えうる。回路基板６２０の固定が不十分であると、ノイズの発生要因となりうるので、回路基板６２０は、パネル構造体６１０に対して確実に固定されるべきである。このような理由により、複数の応力集中箇所ＳＣＰが形成されうる。

【0036】

図６（ｂ）および図７（ｂ）に例示された放射線撮像装置２００では、筺体６９０は、筺体６９０の内側の空間に突出した突起６５０を含む。応力集中部ＳＣＰは、センサ基板ＳＳのうち筺体６９０の変形に応じて突起６５０が支持基板７０７に接触することによって圧力が加えられる部分を含む。

【0037】

図８および図９には、応力集中部ＳＣＰを考慮した第１実施形態における検知画素１２１の配置例が示されている。図８の上部には、センサ基板ＳＳの全体が模式的に示され、図８の下部には、図８の上部における領域Ａの拡大図が模式的に示されている。図９には、図８の下部における領域Ｂの拡大図が等価回路によって模式的に示されている。図８および図９に示された例では、複数の検知画素１２１が行方向に連続的に並べて配置されている。換言すると、図８および図９に示された例では、複数の検知画素１２１が共通の検知駆動線１２４に接続され、同じ行を構成している。

【0038】

第１実施形態では、センサ基板ＳＳは、筺体６９０の変形によって応力が集中する応力集中部ＳＣＰを含む配置禁止領域８００を有し、検知画素１２１は、配置禁止領域８００とは異なる領域に配置される。ここで、配置禁止領域８００は、そこに検知画素１２１を配置することが禁止された領域であり、配置禁止領域８００には検知画素１２１が配置されない。このような構成は、応力による検知画素１２１のノイズ特性およびオフセット特性の変化を抑制し、放射線の照射量をより正確に検知するために有利である。例えば、ポータブル仕様などにおいて関心領域１５０が限定されている場合は、その関心領域１５０においてのみ、検知画素１２１が配置禁止領域８００とは異なる領域に配置されてもよい。

【0039】

以下、図１０、図１１および図１２を参照しながら本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。図１０の上部には、センサ基板ＳＳの全体が模式的に示され、図１０の下部には、図１０の上部における領域Ａの拡大図が模式的に示されている。図１１には、図１０の下部における領域Ｂの拡大図が等価回路によって模式的に示されている。図１２は、本発明の第２実施形態の放射線撮像装置２００における撮像画素１０１および検知画素１２１の構成を示す平面図である。

【0040】

第２実施形態では、検知画素１２１の信号を読み出すための検知信号線１２６が列信号線１０６とは別に設けられていて、検知画素１２１の信号は、検知信号線１２６を介して読出部１３０によって読み出される。より具体的には、検知画素１２１は、第２変換素子１２２および第２スイッチ１２３を有し、第２変換素子１２２の第１電極は、第２スイッチ１２３の第１主電極に接続され、第２変換素子１２２の第２電極は、バイアス線１０８に接続される。第２スイッチ１２３の第２主電極は、検知信号線１２６に接続される。第２スイッチ１２３の制御電極は、検知駆動線１２４に電気的に接続される。

【0041】

第２実施形態では、撮像領域ＩＲに配置された複数の撮像画素１０１の一部と撮像領域ＩＲに配置された複数の検知画素１２１の一部とが同じ行に配置されている。第２実施形態においても、センサ基板ＳＳは、筺体６９０の変形によって応力が集中する応力集中部ＳＣＰを含む配置禁止領域８００を有し、検知画素１２１は、配置禁止領域８００とは異なる領域に配置される。第２実施形態も、応力による検知画素１２１のノイズ特性およびオフセット特性の変化を抑制し、放射線の照射量をより正確に検知するために有利である。

【0042】

以下、配置禁止領域８００について説明する。ここで説明する事項は、第１実施形態および第２実施形態の双方に関連しうる。図１３には、支持基板７０７が互いに異なる高さの２つ面によって構成される起伏部１３０１を有する例が示されている。放射線撮像装置２００に荷重が加わると、センサ基板ＳＳは、支持基板７０７が有する起伏部１３０１から圧力を受ける。これによって、センサ基板ＳＳの応力集中部ＳＣＰに応力が集中する。起伏部１３０１は、支持基板７０７が第１高さ面１３１１と、第１高さ面１３１１よりも高さが高い第２高さ面１３１２と、第１高さ面１３１１と第２高さ面１３１２とを接続する傾斜面１３１３を有することによって形成されうる。実験の結果、第１高さ面１３１１を含む平面に対する傾斜面１３１３の傾斜角が１５°以上であると、放射線撮像装置２００に応力が加わった場合に、応力集中部ＳＣＰに配置された画素からの信号に対する影響が現れる。また、このような影響は、傾斜面１３１３と第１高さ面１３１１との境界からの距離が第１高さ面１３１１と第２高さ面１３１２との高低差ｈの５０倍以下の領域において現れうる。そこで、配置禁止領域８００は、傾斜面１３１３と第１高さ面１３１１との境界からの距離が第２高さ面１３１２の最大高さｈの５０倍以下の領域とされることが好ましい。

【0043】

また、ある地点から他の地点に向かって進むときに、上がって下がるような凸型や、下がって上がるような凹型などの、２つの段差によって囲まれている部分は、２つの段差の双方から応力を受けうる。例えば、図１４には、支持基板７０７が凸型の起伏部を有する例が示されている。その凸型の起伏部をセンサ基板ＳＳに正投影した部分ａにおいて、センサ基板ＳＳが最も応力を受けうる。図１４の下部には、放射線が照射されていないが荷重が加えられた状態において、部分ａおよびその周辺に配置された複数の検知画素から出力された信号が示されている。この結果より、少なくとも部分ａには検知画素を配置しないことが好ましく、部分ａを含むより広い領域を配置禁止領域とすることが更に好ましいことが分かる。図１４に例示されるように、起伏部（凸部または凹部）が２つの段差で構成される場合において、該２つの段差の間の最短距離（ａ）が該２つの段差の最大高さの２００倍以下の距離である場合、応力集中部ＳＣＰが形成されうる。したがって、このような起伏部がセンサ基板ＳＳに正投影された領域を含む領域を配置禁止領域とすることが好ましい。

【0044】

２つの段差で構成される起伏部の外側の領域においては、１つの段差のみを考慮すればよい。したがって、起伏部の外側の領域においては、傾斜面１３１３と第１高さ面１３１１との境界からの距離が第２高さ面１３１２の最大高さｈの５０倍以下の領域を除けば、荷重が加わることによる影響は無視可能である。

【0045】

以下、図１５を参照しながら放射線撮像装置２００を放射線撮像システムに応用した例を説明する。放射線源であるＸ線チューブ６０５０で発生したＸ線６０６０は、患者あるいは被験者６０６１の胸部６０６２を透過し、前述の放射線撮像装置２００に代表される放射線撮像装置６０４０に入射する。この入射したＸ線には被験者６０６１の体内部の情報が含まれている。Ｘ線の入射に対応してシンチレータが発光し、これを変換素子で光電変換して、電気的情報を得る。この情報はデジタルに変換され信号処理手段となるイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室の表示手段となるディスプレイ６０８０で観察できる。

【0046】

また、この情報は電話回線６０９０等の伝送処理手段により遠隔地へ転送でき、別の場所のドクタールームなど表示手段となるディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の記録手段に保存することができ、遠隔地の医師が診断することも可能である。また記録手段となるフィルムプロセッサ６１００により記録媒体となるフィルム６１１０に記録することもできる。

【0047】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0048】

１０１：撮像画素、１２１：検知画素、２００：放射線撮像装置、１０６：列信号線、１２５：検知信号線、１０２：第１変換素子１０２、１０３：第１スイッチ、１２２：第２変換素子、１２３：第２スイッチ、８００：配置禁止領域、ＩＲ：撮像領域、ＳＣＰ：応力集中部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】