JP5625833B2

JP5625833B2 - 放射線検出器および放射線撮影装置

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Publication number: JP5625833B2
Application number: JP2010269430A
Authority: JP
Inventors: 聖菜吉松; 晃一田邊; 敏徳田; 吉牟田　利典; 利典吉牟田; 弘之岸原; 正知貝野; 佐藤　敏幸; 敏幸佐藤; 桑原　章二; 章二桑原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2010-12-02
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2030-12-02
Also published as: JP2012120030A; US20120140881A1; CN102590844A

Description

本発明は、医療分野や工業分野に用いられるＸ線やγ線等の放射線を検出する放射線検出器および放射線撮影装置に関する。

従来、この種の放射線検出器として、例えばフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」と略記する）がある。ＦＰＤは、Ｘ線を電荷（信号電荷）に変換する変換層と、変換層で変換された電荷の蓄積および読み出しを行うアクティブマトリックス基板とが積層して構成されている。

アクティブマトリックス基板１１１は、図７に示すように、変換層１０３で変換された電荷を蓄積する蓄積容量１１３と、蓄積容量１１３に蓄積された電荷を読み出すためのスイッチング素子１１５とが２次元状に配列されて構成されている。スイッチング素子１１５の入出力端子には、ゲート（アドレス）線Ｇ１〜Ｇ１０とデータ（読出し）線Ｄ１〜Ｄ１０がそれぞれ接続されている。ゲート線Ｇ１〜Ｇ１０から信号が与えられることでスイッチング素子１１５が接続（ＯＮ）の状態になる。これにより、蓄積容量１１３に蓄積された電荷がスイッチング素子１１５を通してデータ線Ｄ１〜Ｄ１０から読み出されるようになっている。なお、変換層１０３にはバイアス電源１０９からバイアス電圧Ｖａが印加される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３４９２６９号公報

このような構成を備えたＦＰＤ１０１は、動作モードとして、静止画を撮影するための「撮影モード」と、動画像を撮影するための「透視モード」がある。すなわち、ＦＰＤ１０１が撮影透視兼用の場合では、動作モードの切替えを行うことにより撮影モードあるいは透視モードで撮影が行われる。撮影モードでは、二次元状に配列されたスイッチング素子１１５を一列ごとに動作させている。すなわち、撮影モードでは、空間解像度が重視されるので、画素（検出素子ＤＵ）ごとに読み出し動作を行っている。一方、透視モードでは、電荷量と大きなフレームレートを確保するために、画素のビニングを行っている。

ビニングとは、隣接する複数の画素を１つの画素として取り扱うことをいい、例えば、図７のように、２×２画素である画素ａ〜ｄを１つの画素にすることをいう。具体的な動作としては、ゲート駆動回路１１９から２本のゲート線Ｇ１，Ｇ２に信号を同時に送信し、それらのゲート線Ｇ１，Ｇ２に接続された画素ａ〜ｄ等のスイッチング素子１１５を駆動させる。すると、画素ａと画素ｂに蓄積された２画素分の電荷がデータ線Ｄ１から読み出され、画素ｃと画素ｄに蓄積された２画素分の電荷がデータ線Ｄ２から読み出される。２画素分の電荷は、電荷電圧変換アンプ１２１で電圧信号に変換され、マルチプレクサ１２３を介して、Ａ／Ｄ変換器１２５でアナログ値からディジタル値に変換される。そして、画像処理部１３１等により、横方向に隣接する２画素分（画素ａ＋画素ｂと、画素ｃ＋画素ｄ）の電圧信号（Ｘ線検出信号）が加算されて、４画素分（画素ａ＋画素ｂ＋画素ｃ＋画素ｄ）を１画素とする電圧信号が得られる。

このような撮影モードまたは透視モードによる撮影、すなわちビニングの有無に関わらず、通常、一定のバイアス電圧Ｖａが変換層１０３に印加されて使用される。

上述のように例えば２×２画素でビニングを行う透視モードの場合には、２画素分の電荷がデータ線Ｄ１〜Ｄ１０から読み出される。しかしながら、蓄積容量１１３には、Ｘ線が変換層１０３に入射されて変換された電荷の他に、変換層１０３にＸ線を照射されていない状態でも電流が流れるリーク電流による電荷が蓄積される。そして、この２画素分のリーク電流による電荷も読み出されることになる。そのため、後段の電荷電圧変換アンプ１２１のアンプ用蓄積容量１２９が２画素分のリーク電流による電荷が蓄積されることにより、有効に使用できる容量が狭くなってしまう。すなわち、ダイナミックレンジＤＲが低下する問題が生じてしまう。特に、変換層１０３に、高感度材料であるＣｄＴｅやＣｄＺｎＴｅなどの化合物半導体を使用した検出器では、ａ−Ｓｅなどで構成された変換層１０３に比べ抵抗率が小さいので、バイアス電圧Ｖａを印加するとリーク電流が流れやすい性質がある。そのため、ダイナミックレンジＤＲの低下の影響が大きい。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ビニングして撮影する場合にダイナミックレンジの低下を抑えることができる放射線検出器および放射線撮影装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線検出器は、入射された放射線を電荷に変換する変換層と、前記変換層にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、二次元状に配列されて前記変換層で変換された電荷を蓄積する蓄積容量と、二次元状に配列されて前記蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子と、前記スイッチング素子を１列ごとおよび複数列ごとのいずれかに選択的に駆動させるゲート駆動回路と、前記ゲート駆動回路により前記スイッチング素子を複数列ごとに駆動させるビニングする場合と前記スイッチング素子を１列ごとに駆動させるビニング無しの場合に応じて前記バイアス電源から前記変換層に印加するバイアス電圧を変化させる制御部とを備えていることを特徴とするものである。

本発明に係る放射線検出器によれば、制御部は、ビニングの有無により、すなわち、ゲート駆動回路によりスイッチング素子を複数列ごとに駆動させるビニングする場合と、ゲート駆動回路によりスイッチング素子を１列ごとに駆動させるビニング無しの場合とで、バイアス電源から変換層に印加するバイアス電圧を変化させている。そのため、ビニングして撮影する透視モードの場合は、ダイナミックレンジの低下を抑えることができる。また、ビニング無しで撮影する撮影モードの場合には、空間解像度を高くすることができる。すなわち、従来装置は、撮影モードが必要とされるバイアス電圧を変更せずに透視モードに用いるとダイナミックレンジを低下させてしまい、また、透視モードに合わせてバイアス電圧を低く設定すると空間解像度を低下させてしまう。しかしながら、動作モードに応じて高いダイナミックレンジと空間解像度を両立させることができる。さらに、前記制御部は、ビニングする場合に前記バイアス電源から前記変換層に印加するバイアス電圧をビニング無しの場合よりも低く設定する。これにより、例えば２×２画素でビニングして撮影する透視モードの場合は、ビニング無しの場合よりバイアス電圧を低く設定することで、２画素分が読み出されるリーク電流による電荷量が減少し、ダイナミックレンジの低下を抑えることができる。一方、ビニング無しで撮影する撮影モードの場合には、ビニングする場合よりバイアス電圧を高く設定することで、空間解像度を高くすることができる。

また、本発明に係る放射線検出器において、前記制御部は、前記ゲート駆動回路で駆動させる前記スイッチング素子の列数が多いほど前記バイアス電源から前記変換層に印加するバイアス電圧を低く設定することが好ましい。これにより、ビニングする縦方向の画素数（列数）に応じてダイナミックレンジＤＲの低下を抑えることができる。

また、本発明に係る放射線検出器の好ましい一例は、前記変換層がＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅで構成されることである。ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅは、入射するＸ線に高感度であるとともに、例えばａ−Ｓｅと比較してリーク電流量が大きい。そのため、２×２画素でビニングする場合は、２画素分のリーク電流による電荷が読み出されるので、ダイナミックレンジが低下してしまうが、バイアス電圧を変化させることで、ダイナミックレンジの低下を抑えることができる。

また、本発明に係る放射線撮影装置において、上述した放射線検出器と、放射線を照射する放射線照射部とを備えている。これにより、Ｘ線撮影装置は、ビニングして撮影する透視モードの場合は、ダイナミックレンジＤＲの低下を抑えることができる。また、ビニング無しで撮影する撮影モードの場合には、空間解像度ＭＴＦを高くすることができる。すなわち、Ｘ線撮影装置は、動作モードに応じて高いダイナミックレンジＤＲと空間解像度ＭＴＦを両立させることができる。

実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す縦断面図である。実施例１に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す平面図である。ビニング無し（１×１画素）の場合の図であり、（ａ）は、バイアス電圧（電界）とダイナミックレンジＤＲの関係を概念的に示したものであり、（ｂ）は、バイアス電圧（電界）と空間解像度ＭＴＦの関係を概念的に示したものである。ビニング（２×２画素）する場合の図であり、（ａ）は、バイアス電圧（電界）とダイナミックレンジＤＲの関係を概念的に示したものであり、（ｂ）は、バイアス電圧（電界）と空間解像度ＭＴＦの関係を概念的に示したものである。実施例２に係るＸ線撮影装置の概略構成図である。変形例に係る図であり、（ａ）は、ビニングする縦方向の画素数によるバイアス電圧（電界）とダイナミックレンジＤＲの関係を概念的に示したものであり、（ｂ）は、ビニングする縦方向の画素数によるバイアス電圧（電界）と空間解像度ＭＴＦの関係を概念的に示したものであり、（ｃ）は、ビニングする縦方向の画素数とバイアス電圧（電界）の関係を概念的に示したものである。従来のフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示した平面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。実施例では、フラットパネル型Ｘ線検出器を放射線検出器の一例として説明する。なお、図１は実施例に係るフラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す縦断面図であり、図２はその平面図である。

図１または図２を参照する。フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）１は、入射されたＸ線を電荷に直接変換する変換層３と、変換層３の一方の面に設けられ、バイアス電圧Ｖａを印加する共通電極５と、変換層３を挟んで共通電極５の反対側の面に設けられ、変換層３で変換された電荷を収集する画素電極７とを備えている。

変換層３は、例えば、ａ−Ｓｅ（アモルファスセレン）、ＣｄＴｅ（テルル化カドミウム）またはＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）等で構成される。変換層３がａ−Ｓｅの場合は１０ｋＶ程度のバイアス電圧Ｖａが印加され、変換層３がＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅの場合は１００Ｖ程度のバイアス電圧Ｖａが印加される。バイアス電圧Ｖａは共通電極５に印加される。すなわち、バイアス電圧Ｖａは共通電極５を介して変換層３に印加されている。バイアス電圧Ｖａは、バイアス電源９から印加される。バイアス電源９は、必要により電圧設定値を変更できるようになっている。

共通電極５は各画素に共通して設けられており、複数個の画素電極７は、各画素に対応するように二次元（マトリックス）状に配列されている。

また、ＦＰＤ１は、変換層３で変換された電荷の蓄積および読み出しを行うアクティブマトリックス基板１１を変換層３の画素電極７側に備えている。アクティブマトリックス基板１１は、蓄積容量１３およびスイッチング素子１５を各画素で備えている。蓄積容量１３は、コンデンサ等で構成され、変換層３で変換された電荷を蓄積する。スイッチング素子１５は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等で構成され、蓄積容量１３に蓄積された電荷を読み出すために蓄積容量１３と後述するデータ線Ｄ１〜Ｄ１０との間の電気的な接続および遮断を行う。なお、説明の便宜上、本実施例では、蓄積容量１３やスイッチング素子１５等が１０×１０個（１０×１０画素）で構成されているとする。

また、アクティブマトリックス基板１１は、ゲート線Ｇ１〜Ｇ１０とデータ線Ｄ１〜Ｄ１０とを備えている。ゲート線Ｇ１〜Ｇ１０は、二次元状に配列されたスイッチング素子１５の横方向の列ごとに設けられ、各列のスイッチング素子１５のゲートに接続されている。データ線Ｄ１〜Ｄ１０は、二次元状に配列されたスイッチング素子１５の縦方向の列ごとに設けられ、各列のスイッチング素子１５の蓄積容量１３の反対側（読み出し側）に接続されている。

なお、アクティブマトリックス基板１１は、絶縁基板１７上に、蓄積容量１３、スイッチング素子１５、ゲート線Ｇ１〜Ｇ１０およびデータ線Ｄ１〜Ｄ１０を備えている。また、検出素子ＤＵは、変換層３、共通電極５、画素電極７、蓄積容量１３およびスイッチング素子１５で構成されている。検出素子ＤＵは、２次元状に配列されている。検出素子ＤＵは、Ｘ線画像の１画素と対応する。

また、ＦＰＤ１は、スイッチング素子１５をゲート線Ｇ１〜Ｇ１０を介して１列または複数列ごとに駆動させるゲート駆動回路１９を備えている。ゲート駆動回路１９は、複数のゲート線Ｇ１〜Ｇ１０に電気的に接続されている。ゲート駆動回路１９から各ゲート線Ｇ１〜１０に電圧を印加して信号を送信することで、スイッチング素子Ｔｒを接続（ＯＮ）の状態にさせて蓄積容量Ｃに蓄積された電荷の読み出しを行っている。例えば２×２画素のビニングをして撮影する場合、２列同時にゲート線に電圧を印加して２列ごとにスイッチング素子１５を駆動させる。

また、ＦＰＤ１は、電荷電圧変換アンプ２１と、マルチプレクサ２３と、Ａ／Ｄ変換器２５とを備えている。電荷電圧変換アンプ２１は、データ線Ｄ１〜Ｄ１０を通じて取り出された電荷を電圧に変換して電圧信号として出力する。電荷電圧変換アンプ２１は、データ線Ｄ１〜Ｄ１０に接続されたアンプ２７と、このアンプの入出力端に並列接続されたアンプ用蓄積容量２９とを備えている。マルチプレクサ２３は、複数の電圧信号から１つの電圧信号を選択して出力する。Ａ／Ｄ変換器２５は、電圧信号をアナログ値からディジタル値に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換器２５の後段には、電圧信号（Ｘ線検出信号）に基づくＸ線画像に対してオフセット補正など種々の処理を行う画像処理部３１が設けられている。

バイアス電源９およびゲート駆動回路１９は、駆動制御部３３によって制御される。駆動制御部３３は、静止画を撮影するための撮影モードと、動画像を撮影するための透視モードとの動作モードの切替えを行う。具体的には、撮影モードでは、撮影モード用のバイアス電圧Ｖａが変換層３に印加され、透視モードでは、撮影モード用のバイアス電圧Ｖａより低く設定された透視モード用のバイアス電圧Ｖａが変換層３に印加される。また、撮影モードでは、二次元状に配列されたスイッチング素子１５を１列ごとに駆動させ、透視モードでは、ビニングを行うので、二次元状に配列されたスイッチング素子１５を複数列ごとに駆動させている。なお、駆動制御部３３は本発明における制御部に相当する。

駆動制御部３３は、撮影モードまたは透視モードで撮影するために、すなわちビニングの有無によりバイアス電源９からの変換層３に印加するバイアス電圧Ｖａを変化させている。図３および図４を参照する。なお、図３（ａ）は、ビニング無し（１×１画素）の場合のバイアス電圧（電界）とダイナミックレンジＤＲの関係を概念的に示す図であり、図３（ｂ）は、ビニング無し（１×１画素）の場合のバイアス電圧（電界）と空間解像度ＭＴＦの関係を概念的に示す図である。図４（ａ）は、ビニング（例えば２×２画素）する場合のバイアス電圧（電界）とダイナミックレンジＤＲの関係を概念的に示す図であり、図４（ｂ）は、ビニング（例えば２×２画素）する場合のバイアス電圧（電界）と空間解像度ＭＴＦの関係を概念的に示す図である。

撮影モードで撮影するビニング無しの場合は、図３（ａ）に示すように、バイアス電圧Ｖａを高く設定してもダイナミックレンジＤＲの低下が比較的に小さい。また、図３（ｂ）に示すように、バイアス電圧Ｖａを高く設定するほど空間解像度ＭＴＦの高くなる。したがって、比較的高いバイアス電圧Ｖａに設定して使用することで、例えば符号ｐに示すように、空間解像度ＭＴＦが良い画像を撮影することができる。

一方、透視モードで撮影するビニングする場合は、図４（ａ）に示すように、バイアス電圧Ｖａを高く設定するほど、ダイナミックレンジの低下が比較的大きい。また、図４（ｂ）に示すように、バイアス電圧Ｖａを高く設定するほど空間解像度ＭＴＦの高くなるが、そもそもビニングにより空間解像度ＭＴＦが低下しているので、比較的に変化（傾斜）が小さい。そのため、バイアス電圧Ｖａを高く設定するとダイナミックレンジＤＲの低下が大きいので、バイアス電圧Ｖａを可能な限り下げることが必要であり、バイアス電圧を低く設定することによる空間解像度ＭＴＦの低下が比較的小さい。したがって、例えば符号ｑに示すように、ビニング無しの場合よりもバイアス電圧Ｖａを低く設定して使用することで、ダイナミックレンジＤＲが大きい画像を撮影することができる。

このように、変換層３に印加するバイアス電圧Ｖａをバイアス電源９により可変バイアスとすることで、撮影モードで撮影するビニングなしの場合のバイアス電圧Ｖａと、透視モードで撮影するビニングする場合のビニング無しの場合よりも低く設定されたバイアス電圧Ｖａとを、それぞれの動作モードに応じて使い分けている。

次に、本実施例のＦＰＤ１の動作を説明する。駆動制御部３３は、静止画像を撮影する撮影モードで行うか、動画像を撮影する透視モードで行うかの設定に基づき、バイアス電源９とゲート駆動回路１９を操作する。撮影モードで行うか透視モードで行うかの設定は、図示しない入力部等により行われる。まず、２×２画素でビニングする透視モードに設定されているものとする。

〔透視モード〕バイアス電源９から予め設定された透視モード用のバイアス電圧Ｖａを変換層３に印加する。透視モード用のバイアス電圧Ｖａは、撮影モード用よりも低く設定されている。透視モード用のバイアス電圧Ｖａが印加された状態で図示しないＸ線管からＸ線を照射する。照射されたＸ線は、被検体を透過してＦＰＤ１の変換層３に入射する。図１を参照する。入射されたＸ線は、被検体を透過して形成されたＸ線像のＸ線強度に応じて変換層３で電荷に変換される。変換された電荷は、二次元状に配列された画素電極７により収集され、それぞれに設けられた蓄積容量１３に蓄積される。

蓄積容量１３に蓄積された電荷の読み出しを行う。ゲート駆動回路１９は、２×２画素でビニングする透視モードの読み出し動作を実行する。図２を参照する。ゲート駆動回路１９は、スイッチング素子１５を複数列ごと駆動させる。すなわち、２×２画素でビニングする場合、ゲート駆動回路１９は、スイッチング素子１５の横方向の列ごとに接続されたゲート線Ｄ１〜Ｄ１０に対して、２列（本）ごとに順次電圧を印加して信号を送信することにより、スイッチング素子１５を駆動させる。

それにより、例えばゲート線Ｇ１，Ｇ２に接続された列のスイッチング素子１５が駆動されて、それぞれの蓄積容量１３に蓄積された電荷がデータ線Ｄ１〜Ｄ１０を通じて読み出される。このとき、データ線Ｄ１では、画素ａと画素ｂの２画素分の電荷（画素ａ＋画素ｂ）が読み出され、データ線Ｄ２では、画素ｃと画素ｄの２画素分の電荷（画素ｃ＋画素ｄ）が読み出される。

データ線Ｄ１〜Ｄ１０を通じて読み出された電荷は、電荷電圧変換アンプ２１に入力されて、アンプ用蓄積容量２９に蓄積され、増幅された電圧信号として出力される。なお、アンプ用蓄積容量２９には、透視モード用のバイアス電圧Ｖａが変換層３に印加されているので、２画素分の蓄積容量１３に蓄積されたリーク電流による電荷が減少されている。

そして、マルチプレクサ２３は、データ線Ｄ１〜Ｄ１０を通じて読み出され、電荷電圧変換アンプ２１で変換された各電圧信号から１つの電圧信号を選択して出力する。マルチプレクサ２３から出力された電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器２５によりアナログ値からディジタル値に変換されて出力される。Ａ／Ｄ変換器２５でディジタル値に変換された電圧信号は、ＦＰＤ１から出力されて、Ｘ線検出信号として後段の画像処理部３１に送り込まれる。

画像処理部３１は、２×２画素でビニングする場合は、横方向の隣接する２画素ごとに加算される。すなわち、データ線Ｄ１から読み出された画素ａ＋画素ｂと、データ線Ｄ２から読み出された画素ｃ＋画素ｄとが加算され、「画素ａ＋画素ｂ＋画素ｃ＋画素ｄ」が求められる。また、画像処理部３１により、オフセット補正などのその他必要な処理が行われる。このようにして、２×２画素を１画素としてビニングされたＸ線画像（動画像）が取得される。なお、画像処理部３１により処理されたＸ線画像は、図示しないモニタに表示されたり、図示しないメモリ部に記憶されたりする。

〔撮影モード〕バイアス電源９から予め設定された撮影モード用のバイアス電圧Ｖａを変換層３に印加する。撮影モード用のバイアス電圧Ｖａが印加された状態でＸ線がＦＰＤ１の変換層３に入射される。入射されたＸ線は、変換層３で電荷に変換されて蓄積容量１３に蓄積される。

蓄積容量１３に蓄積された電荷の読み出しを行う。ゲート駆動回路１９は、ビニング無しの撮影モードの読み出し動作を実行する。ゲート駆動回路１９は、スイッチング素子１５を１列ごとに駆動させる。すなわち、ゲート駆動回路１９は、スイッチング素子１５の横方向の列ごとに接続されたゲート線Ｄ１〜Ｄ１０に対して、１列（本）ごとに順次電圧を印加して信号を送信することにより、スイッチング素子１５を駆動させる。それにより、例えばゲート線Ｇ１に接続された列のスイッチング素子１５が駆動されて、それぞれの蓄積容量１３に蓄積された電荷がデータ線Ｄ１〜Ｄ１０を通じて読み出される。

データ線Ｄ１〜Ｄ１０を通じて読み出された電荷は、電荷電圧変換アンプ２１に入力されて、アンプ用蓄積容量２９に蓄積され、増幅された電圧信号として出力される。そして、電荷電圧変換アンプ２１で変換された電圧信号は、マルチプレクサ２３、Ａ／Ｄ変換器２５の順番で処理されてＦＰＤ１から出力され、Ｘ線検出信号として後段の画像処理部３１に送り込まれる。画像処理部３１は、オフセット補正などのその他必要な処理を行う。このようにして、ビニング無し（１×１画素）のＸ線画像（静止画像）が取得される。なお、画像処理部３１により処理されたＸ線画像は、図示しないモニタに表示されたり、図示しないメモリ部に記憶されたりする。

上述した実施例１に係るＦＰＤ１によれば、駆動制御部３３は、ビニングの有無により、すなわち、ゲート駆動回路１９によりスイッチング素子１５を複数列ごとに駆動させるビニングする場合と、ゲート駆動回路１９によりスイッチング素子１３を１列ごとに駆動させるビニング無しの場合とで、バイアス電源９から変換層３に印加するバイアス電圧Ｖａを変化させている。そのため、ビニングして撮影する透視モードの場合は、ダイナミックレンジＤＲの低下を抑えることができる。また、ビニング無しで撮影する撮影モードの場合には、空間解像度ＭＴＦを高くすることができる。すなわち、従来装置は、撮影モードで必要とされるバイアス電圧Ｖａを変更せずに透視モードに用いるとダイナミックレンジＤＲを低下させてしまい、また、透視モードに合わせてバイアス電圧Ｖａを低く設定すると空間解像度ＭＴＦを低下させてしまう。しかしながら、動作モードに応じて高いダイナミックレンジＤＲと空間解像度ＭＴＦを両立させることができる。

また、駆動制御部３３は、ビニングする場合にバイアス電源９から変換層３に印加するバイアス電圧Ｖａをビニング無しの場合よりも低く設定している。これにより、例えば２×２画素でビニングして撮影する透視モードの場合は、ビニング無しの場合よりバイアス電圧Ｖａを低く設定することで、２画素分が読み出されるリーク電流による電荷量が減少し、ダイナミックレンジＤＲの低下を抑えることができる。一方、ビニング無しで撮影する撮影モードの場合には、ビニングする場合よりバイアス電圧Ｖａを高く設定することで、空間解像度ＭＴＦを高くすることができる。

また、変換層３はＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅで構成されている。ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅは、入射するＸ線に高感度であるとともに、例えばａ−Ｓｅと比較してリーク電流量が大きい。そのため、２×２画素でビニングする場合は、２画素分のリーク電流による電荷が読み出されるので、ダイナミックレンジＤＲが低下してしまうが、バイアス電圧Ｖａを変化させることで、ダイナミックレンジＤＲの低下を抑えることができる。

次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。図５は、実施例２に係るＸ線撮影装置の概略構成図である。なお、上述した実施例と重複する構成については、その説明を省略する。

図５を参照する。実施例２に係るＸ線撮影装置４１は、実施例１のＦＰＤ１を備えている。また、Ｘ線撮影装置４１は、Ｘ線を照射するＸ線管４３と、Ｘ線管４３に対してＸ線照射に必要な制御を実行するＸ線管制御部４５と、Ｘ線撮影装置４１の各構成を統括的に制御する主制御部４７とを備えている。

Ｘ線管制御部４５は、Ｘ線管３の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部４９を有している。主制御部４７は、Ｘ線管制御部４５、ＦＰＤ１の駆動制御部３３、および画像処理部３１等を操作する。なお、Ｘ線管４３は本発明における放射線照射部に相当する。

上述した実施例１に係るＸ線撮影装置４１によれば、ＦＰＤ１と、Ｘ線を照射するＸ線管４３等を備えている。これにより、Ｘ線撮影装置４１は、ビニングして撮影する透視モードの場合は、ダイナミックレンジＤＲの低下を抑えることができる。また、ビニング無しで撮影する撮影モードの場合には、空間解像度ＭＴＦを高くすることができる。すなわち、Ｘ線撮影装置４１は、読み出しモードに応じて高いダイナミックレンジＤＲと空間解像度ＭＴＦを両立させることができる。

なお、図５において、ＦＰＤ１は、バイアス電源９、ゲート駆動回路１９、駆動制御部３３およびＡ／Ｄ変換器２５を備えているが、バイアス電源９、ゲート駆動回路１９、駆動制御部３３およびＡ／Ｄ変換器２５は、ＦＰＤ１の外部に配置されていてもよい。すなわち、Ｘ線撮影装置４３がバイアス電源９、ゲート駆動回路１９、駆動制御部３３およびＡ／Ｄ変換器２５を備えていてもよい。また、ＦＰＤ１は、画像処理部３１を備えていてもよい。また、主制御部４７が、撮影モードまたは透視モードの動作モードに応じて、バイアス電源９およびゲート駆動回路１９を直接操作するようにしてもよい。この場合、主制御部４７は本発明における制御部に相当する。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、２×２画素でビニングして動画像を撮影していたが、ビニングする画素数は２×２画素に限定されない。例えば、３×３画素、縦横２×１画素あるいは縦横３×２画素であってもよい。すなわち、ゲート駆動回路１９によって、スイッチング素子１５を複数列ごとに駆動させるものであれば適応可能である。また、ビニングする縦方向の画素数には、図６に示すような関係が存在する。図６（ａ）は、ビニングする縦方向の画素数によるバイアス電圧（電界）とダイナミックレンジＤＲの関係を概念的に示す図であり、図６（ｂ）は、ビニングする縦方向の画素数によるバイアス電圧（電界）と空間解像度ＭＴＦの関係を概念的に示す図である。また、図６（ｃ）は、ビニングする縦方向の画素数とバイアス電圧（電界）の関係を概念的に示す図である。

ビニングする縦方向の画素数を多くすると、図６（ａ）に示すように、バイアス電圧ＶａによるダイナミックレンジＤＲの変化を示す傾斜が大きくなる。また、図６（ｂ）に示すように、バイアス電圧Ｖａによる空間解像度ＭＴＦの変化を示す傾斜が小さくなる。したがって、図６（ｃ）に示すように、ビニングする縦方向の画素数を多くほど、すなわち、ゲート駆動回路１９で駆動させるスイッチング素子１５の列数が多いほどバイアス電源９から変換層３に印加するバイアス電圧Ｖａを低く設定する。それにより、ビニングする縦方向の画素数（列数）に応じてダイナミックレンジＤＲの低下を抑えることができる。

（２）上述した実施例では、変換層は、入射されたＸ線を直接電荷に変換するａ−Ｓｅ、ＣｄＴｅおよびＣｄＺｎＴｅ等で構成されたが、この構成に限られない。すなわち、変換層は、入射されたＸ線を光に変換する例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などから構成されるシンチレータ層と、シンチレータ層で変換された光を電荷に変換するフォトダイオードとから構成される、いわゆる間接変換型であってもよい。なお、バイアス電圧Ｖａはフォトダイオードに印加される。

（３）上述した実施例では、放射線検出器の一例としてＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）を説明したが、この構成に限定されない。例えば、ＥＣＴ（Emission Computed Tomography）装置に用いられ、放射線同位体元素（ＲＩ）を投与された被検体から放射されるγ線を検出するγ線検出器であってもよい。

１ … フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
３ … 変換層
９ … バイアス電源
１３ … 蓄積容量
１５ … スイッチング素子
１９ … ゲート駆動回路
２１ … 電荷電圧変換アンプ
２７ … アンプ
２９ … アンプ用蓄積容量
３３ … 駆動制御部
４１ … Ｘ線撮影装置
４３ … Ｘ線管
４７ … 主制御部
Ｇ１〜Ｇ１０ … ゲート線
Ｄ１〜Ｄ１０ … データ線

Claims

入射された放射線を電荷に変換する変換層と、
前記変換層にバイアス電圧を印加するバイアス電源と、
二次元状に配列されて前記変換層で変換された電荷を蓄積する蓄積容量と、
二次元状に配列されて前記蓄積容量に蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子と、
前記スイッチング素子を１列ごとおよび複数列ごとのいずれかに選択的に駆動させるゲート駆動回路と、
前記ゲート駆動回路により前記スイッチング素子を複数列ごとに駆動させるビニングする場合と前記スイッチング素子を１列ごとに駆動させるビニング無しの場合とに応じて前記バイアス電源から前記変換層に印加するバイアス電圧を変化させる制御部とを備え、
前記制御部は、ビニングする場合に前記バイアス電源から前記変換層に印加するバイアス電圧をビニング無しの場合より低く設定することを特徴とする放射線検出器。
請求項１に記載の放射線検出器において、
前記制御部は、前記ゲート駆動回路で駆動させる前記スイッチング素子の列数が多いほど前記バイアス電源から前記変換層に印加するバイアス電圧を低く設定することを特徴とする二次元画像検出器。
請求項１または２に記載の放射線検出器において、
前記変換層はＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅで構成されることを特徴とする二次元画像検出器。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の放射線検出器と、
放射線を照射する放射線照射部とを備えていることを特徴とする放射線撮影装置。