JP4408593B2

JP4408593B2 - 放射線検出装置及びシステム

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Publication number: JP4408593B2
Application number: JP2001194951A
Authority: JP
Inventors: 慎市竹田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2001-06-27
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2021-06-27
Also published as: JP2003014855A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線検出装置及びシステムに関し、特に、医療用のＸ線検出装置や、産業用の被破壊装置などの放射線検出装置及びシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ファクシミリや複写機、スキャナあるいはＸ線検出装置等の読み取り装置として、縮小光学系とＣＣＤ型センサーを組み合わせたシステムは、近年になり水素化アモルファスシリコン（以下「ａ−Ｓｉ」と称する。）に代表される光電変換半導体材料の開発により、光電変換素子及び信号処理部を大面積の基板に形成し、情報源と等倍の光学系で読み取る密着型センサーの開発が進んでいる。
【０００３】
特に、ａ−Ｓｉは光電変換材料としてだけでなく、薄膜電界効果型トランジスタ（以下「ＴＦＴ」と称する。）の半導体材料としても用いることができるので、光電変換半導体層とＴＦＴの半導体層とを同時に形成することができる利点を有している。
【０００４】
図８は、従来の放射線検出装置におけるの模式的回路図である。図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は従来の放射線検出装置の概略の構成図であり、図９（Ａ）は模式的平面図、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）はそれぞれ図９（Ａ）のＡ−Ａ’の模式的断面図、Ｂ−Ｂ’の模式的断面図である。
【０００５】
図８に示すように光電変換装置３の各画素はフォトダイオード等からなる光電変換素子Ｐと薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等による信号転送素子Ｔで構成されている。光電変換装置３の光電変換素子Ｐや信号転送素子Ｔ及び配線Ｖｓ，Ｓｉｇ，Ｖｇは、ガラス基板上に薄膜半導体プロセスによって作製されている。
【０００６】
フォトダイオードのカソード電極はバイアスラインＶｓに接続されバイアス電圧が印加されている。ＴＦＴのソース電極はデータラインＳｉｇＮに、ゲート電極はゲートラインＶｇＮにそれぞれ接続されている。この例において光電変換装置の駆動に必要な配線はバイアスライン、データライン、ゲートラインである。
【０００７】
またフォトダイオードのアノード電極とＴＦＴのドレイン電極とは各画素で相互に接続されている。この例ではバイアスラインとデータラインは垂直上方向、ゲートラインは水平左方向に引き回され、光電変換装置の各々一辺に引き出される。
【０００８】
更に、バイアスラインとデータラインとは電気回路基板である読み出し装置１に、またゲートラインはもう一方の電気回路基板であるゲート駆動装置２に接続される。
【０００９】
電気回路基板である読み出し装置１は、配線パターンで形成されたＰＣＢ（Print Circuit Board）上に、光電変換素子を駆動させる為の各種電位等を作る電源回路、その電源を制御する為の制御回路、光電変換素子からの信号を受取る信号処理回路等が備わっており、上部を鉛等の重金属からなる放射線遮蔽部材５で覆っている。制御回路は、半導体素子からなる各種アンプＩＣ、各種ロジックＩＣ、レギュレータＩＣ等の電子部品２１からなる。
【００１０】
また、もう一方の電気回路基板であるゲート駆動装置２は読出し装置１と同様に、ＰＣＢ上に信号転送素子を駆動させる為の各種回路を備え、ＰＣＢ上に回路を構成する為の半導体素子からなる各種ＩＣ等の電子部品２２が搭載されている。そして、上部を放射線遮蔽部材５で覆っている。光電変換装置と各々の電気回路基板は、フレキシブル配線板等の配線部材１０１，１０２によってそれぞれ接続されている。
【００１１】
光電変換装置３の上には画素領域を覆うように、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光板からなる放射線可視光変換装置４が配置されている。
【００１２】
蛍光板へ入射したＸ線は、可視光に変換され、変換された可視光は光電変換装置３の光電変換素子に入射し電気信号として蓄積され光電変換される。光電変換された信号は、信号転送素子によって読出し装置１に読み出され、さらに信号処理回路等により処理されＸ線画像データを得ることができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の技術は、鉛等の重金属からなる放射線遮網部材を備えており、これが放射線検出装置の軽量化を妨げていた。特に、読み出し装置等が光電変換装置の周囲を覆うように形成されている放射線検出装置では、放射線遮蔽部材をそれだけ多く設けなければならないので、その重さに耐えられるだけの丈夫な支持部材を設ける等の必要が生じコストを低くおさえるのも困難であった。また、放射線検出装置が重いと、運搬等の移動時の取扱いが困難となるので、装置の軽量化が望まれている。
【００１４】
そこで、本発明は、放射線検出装置の軽量化を図ることを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、入射する放射線に基づいて電荷に変換する変換素子と、前記変換素子で変換された電荷の読み出しを制御する制御素子と、を有する複数の画素が配置された画素領域を有する放射線検出装置において、前記画素領域の一方の辺に沿って、前記制御素子を駆動する駆動回路を有する駆動回路基板と、前記制御素子によって読み出された電荷を処理する処理回路を有する読み出し回路基板とが、前記放射線の入射方向に対して重ねて配置され、前記駆動回路基板及び前記読み出し回路基板の放射線入射側に前記駆動回路及び前記処理回路への放射線を遮蔽する遮蔽材が配置されていることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の放射線検出システムは、上記いずれかの放射線検出装置を備えることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
（実施形態１）
図１（Ａ），図１（Ｂ）は本発明の実施形態１の放射線検出装置の概略の構成図であり、図１（Ａ）は模式的平面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ’の模式的断面図である。
【００２０】
電気回路基板である読み出し装置１は、配線パターンで形成されたＰＣＢ（Print Circuit Board）上に、光電変換素子を駆動させる為の各種電位等を作る電源回路、その電源を制御する為の制御回路、光電変換素子からの信号を受取る信号処理回路等が備わっており、上部を鉛等の重金属からなる放射線遮蔽部材５で覆っている。制御回路は、半導体素子からなる各種アンプＩＣ、各種ロジックＩＣ、レギュレータＩＣ等の電子部品２１からなる。
【００２１】
また、もう一方の電気回路基板であるゲート駆動装置２は読出し装置１と同様に、ＰＣＢ上に信号転送素子を駆動させる為の各種回路を備え、ＰＣＢ上に回路を構成する為の半導体素子からなる各種ＩＣ等の電子部品２２が搭載されている。そして、上部を放射線遮蔽部材５で覆っている。光電変換装置３と各々の読み出し装置１は、フレキシブル配線板等の配線部材１０１によって接続されている。また、光電変換装置３とゲート駆動装置２は、配線部材２０２によって接続されている。
【００２２】
光電変換装置３の上には画素領域を覆うように、Ｘ線を可視光に変換するための蛍光板からなる放射線可視光変換装置４が配置されている。
【００２３】
蛍光板へ入射したＸ線は、可視光に変換され、変換された可視光は光電変換装置３の光電変換素子に入射し電気信号として蓄積され光電変換される。光電変換された信号は、信号転送素子によって読出し装置１に読み出され、さらに信号処理回路等により処理されＸ線画像データを得ることができる。
【００２４】
本実施形態では、ゲート駆動装置２を、光電変換装置３のバイアスライン及びデータラインが引き出される辺、即ち、読み出し装置１と平面的に同一辺側に配置している。更に、読み出し装置１とゲート駆動装置２の２つの電気回路基板は、重なるよう配置されている。
【００２５】
放射線遮蔽部材５は、読み出し装置１とゲート駆動装置２の２つの電気回路基板上のＸ線入射方向に設けられており、２つの電気回路基板のＸ線爆射を抑制している。こうして、広範囲に放射線遮蔽部材を配置することなく半導体素子からなる電子部品２１，２２のＸ線爆射を抑制している。
【００２６】
また、図４に示すように、光電変換装置３と読み出し装置１とを接続する配線部材１０１と光電変換装置３の同一辺に配線部材１０２を配置し、光電変換装置３の平面的に同一辺に配線部材１０１及び１０２を配置している。
【００２７】
すなわち、接続線である配線部材を光電変換装置３の画素領域の一方の辺を横切るように配置している。
【００２８】
配線部材２０２に代えて配線部材１０２を用いてゲート駆動装置２と光電変換装置３とを接続すると、引き回し長さが縮小でき、より低コストの配線部材で作製でき、且つ放射線検出装置を小型化できる。
【００２９】
（実施形態２）
図２（Ａ），図２（Ｂ）は本発明の実施形態２の放射線検出装置の概略の構成図であり、図２（Ａ）は模式的平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ’の模式的断面図である。なお、図２において、図１と同様の部分には同一符号を付している。
【００３０】
図２に示すように、本実施形態では、放射線遮蔽部材５は、各電気回路基板１，２上の電子部品２１，２２の上部にのみ部分的に配置されているので、放射線遮蔽部材５を配置する領域が更に小さくなる。
【００３１】
なお、図２では、電子部品２１，２２を近い位置に設け、その周囲上部に放射線遮蔽部材５を３箇所設ける様子を図示しているが、無論、電子部品２１，２２の各々の上部にのみ放射線遮蔽部材５を配置してもよい。
【００３２】
また、特に図示していないが、図４においても同様に放射線遮蔽部材５を配置でき、同様の効果が得られる。
【００３３】
（実施形態３）
図３（Ａ），図３（Ｂ）は本発明の実施形態３の放射線検出装置の概略の構成図であり、図３（Ａ）は模式的平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ’の模式的断面図である。なお、図３において、図１と同様の部分には同一符号を付している。
【００３４】
図３において、９は読み出し及びゲート駆動装置であり、同一電気回路基板上に電子部品２１，２２が例えばそれぞれ表裏に搭載されている。また、読み出し及びゲート駆動装置９と光電変換装置３のバイアスライン及びデータラインは、配線部材１０１によって接続されている。また、ゲートラインは、配線部材２０２によって接続されている。
【００３５】
さらに、読み出し及びゲート駆動装置９のＸ線入射方向上には、放射線遮蔽部材５が電子部品２１，２２を覆うように部分的に配置されている。このため、部材や工数の低減により、低コスト化が図れる。
【００３６】
なお、電子部品２１，２２の搭載位置は、図３に示すものに限定するものではなく、たとえば表裏逆の搭載や、同一面上の混載も可能である。
【００３７】
また、図５に示すように、図４と同様に、光電変換装置３と読み出し装置１とを接続する配線部材１０１と光電変換装置３の同一辺に配線部材１０２を配置し、光電変換装置３の平面的に同一辺に配線部材１０１及び１０２を配置するような構成もできる。
【００３８】
すなわち、接続線である配線部材１０１，１０２を光電変換装置３の画素領域の一方の辺を横切るように配置している。
【００３９】
配線部材２０２に代えて配線部材１０２を用いてゲート駆動装置２と光電変換装置３とを接続すると、更に引き回し長さが縮小でき、より低コストの配線部材で作製でき、且つ放射線検出装置を小型化できる。
【００４０】
（実施形態４）
図６（Ａ）〜図６（Ｃ）は本発明の実施形態４の放射線検出装置の概略の構成図であり、図６（Ａ）は模式的平面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ’の模式的断面図である。図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ’の模式的断面図である。なお、図６において、図１と同様の部分には同一符号を付している。
【００４１】
本実施形態では、図３等を用いて説明したように、電子部品２１，２２を同一電気回路基板上に搭載し、読出し及びゲート駆動装置９と光電変換装置３とを接続するための配線部材１１１，１１２を、光電変換装置３の画素領域の一方の辺を横切るように配置している。
【００４２】
さらに、本実施例においては、読み出し及びゲート駆動装置９と光電変換装置３のバイアスライン及びデータラインを接続する配線部材（電子部品搭載配線部材１１１，１１２）にも電子部品２１，２２を搭載し、電気回路基板並びに配線部材上の電子部品が重なるように配置されている。
【００４３】
こうして、読み出し及びゲート駆動装置９を小型化し且つ、放射線遮蔽部材５を更に縮小でき、更なる軽量化を図ることができる。
【００４４】
（実施形態５）
図７は、本発明の実施形態５の放射線診断システムの模式的な構成図である。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、実施形態１から４で説明した放射線検出装置（イメージセンサ）６０４０に入射する。この入射したＸ線には患者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蛍光体は発光し、これを光電変換して電気的情報を得る。この情報は、ディジタルに変換されイメージプロセッサ６０７０により画像処理され制御室のディスプレイ６０８０で観察できる。
【００４５】
また、この情報は電話回線６０９０等の伝送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ディスプレイ６０８１に表示もしくは光ディスク等の保存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。またフィルムプロセッサ６１００によりフィルム６１１０に記録することもできる。
【００４６】
なお、本実施形態では、光電変換装置を、Ｘ線診断システムへ適用する場合について説明したが、Ｘ線以外のα線、β線、γ線等を用いた非破壊検査装置などの放射線撮像システムにも適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、広範囲に放射線遮蔽部材を配置することなく半導体素子からなる電子部品のＸ線爆射を抑制することができ、安定した高画質且つ信頼性の高い、軽量な放射線検出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の放射線検出装置の模式的構成図である。
【図２】本発明の実施形態２の放射線検出装置の模式的構成図である。
【図３】本発明の実施形態３の放射線検出装置の模式的構成図である。
【図４】本発明の実施形態１の放射線検出装置の模式的構成図である。
【図５】本発明の実施形態３の放射線検出装置の模式的構成図である。
【図６】本発明の実施形態４の放射線検出装置の模式的構成図である。
【図７】本発明の実施形態５の放射線検出システムの模式的構成図である。
【図８】従来技術の模式的回路図である。
【図９】従来技術の模式的構成図である。
【符号の説明】
１読み出し装置（電気回路基板）
２ゲート駆動装置（電気回路基板）
３光電変換装置
４放射線可視光変換装置
５放射線遮蔽部材
９読み出し及びゲート駆動装置（電気回路基板）
２１，２２半導体からなる電子部品
１０１，１０２，２０２配線部材

Claims

入射する放射線に基づいて電荷に変換する変換素子と、前記変換素子で変換された電荷の読み出しを制御する制御素子と、を有する複数の画素が配置された画素領域を有する放射線検出装置において、
前記画素領域の一方の辺に沿って、前記制御素子を駆動する駆動回路を有する駆動回路基板と、前記制御素子によって読み出された電荷を処理する処理回路を有する読み出し回路基板とが、前記放射線の入射方向に対して重ねて配置され、前記駆動回路基板及び前記読み出し回路基板の放射線入射側に前記駆動回路及び前記処理回路への放射線を遮蔽する遮蔽材が配置されていることを特徴とする放射線検出装置。
前記遮蔽材は、前記駆動回路及び前記処理回路のそれぞれの位置に合わせて配置されていることを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
前記駆動回路及び前記処理回路は、前記放射線の入射方向に対して重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の放射線検出装置。
前記駆動回路及び前記処理回路と前記制御素子とを接続する接続線が、前記画素領域の一方の辺を横切るように配線されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線検出装置。
前記駆動回路及び前記処理回路の一部が、前記接続線に配置されていることを特徴とする請求項４記載の放射線検出装置。
前記変換素子は、放射線に基づく光を電荷に変換する光電変換素子であることを特徴とする請求項１記載の放射線検出装置。
前記光電変換素子の放射線入射側に蛍光板を有することを特徴とする請求項６記載の放射線検出装置。
請求項１から７のいずれか１項記載の放射線検出装置を備えることを特徴とする放射線検出システム。