JP2006214861A - 二次元画像検出器 - Google Patents

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Abstract

【課題】
従来の二次元画像検出器の加熱ショックによるＩＣ素子等の寿命劣化、重量物であるセンサ部上の微小信号増幅器の折り曲げ配線による組立性低下、センサ部の重量・厚さ増加によるハンドリング性低下を改善する。
【解決手段】
Ｐｂ板４Ｎおよび、信号処理回路、電源回路等の電子部品類を積載したベース板５Ｎを筐体１２Ｎ側に配設しセンサ部ＮＳの重量・厚さを軽減するとともに、アクティブマトリクス基板２の変形なくセンサ部ＮＳを保持するに必要な機械的強度を筐体１２Ｎに備える。また微小信号増幅器６Ｎおよびゲートドライバ８Ｎを折り曲げずにスリット２１から筐体１２Ｎに挿入し筐体１２Ｎ内で微小信号増幅器制御基板７Ｎおよびゲートドライバ８Ｎとベース板５Ｎの電子部品類の相互電気接続を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、粒子線、Ｘ線、可視光、赤外光等の放射線・電磁波（以下、一括して放射線と記載する）の面分布を画像として検出する機能を有し、医用放射線撮像装置・産業用非破壊検査装置等に使用される二次元画像検出器に関する。
従来から二次元画像検出器においては、放射線を電荷信号に変換する撮像センサおよび電荷信号の微小信号増幅器・制御回路・ゲートドライバ回路・信号処理回路・電源回路などのＩＣ素子を含む電子回路類を搭載したベース板と一体化されたアクティブマトリクス基板が、筐体に着脱可能に取り付けられている。アクティブマトリクス基板の材料はガラス板などが使用され、ベース板の材料はアルミ板などが使用されることが多い。この構造においては全ての部材はアクティブマトリクス基板を保持するベース板へ取り付けられ、ユニット化し、筐体は単にカバーとしての機能および形態を有している。
さらに、上記放射線から上記制御回路・ゲートドライバ回路・信号処理回路・電源回路などを構成するＩＣ素子を可能な限り遮蔽しその使用寿命を保証するため、アクティブマトリクス基板の裏面側（撮像センサの取り付け面の反対面側）に鉛板（以下Ｐｂ板）などの面状の放射線遮蔽板を挿入する構造が多く採用されている（たとえば特許文献１参照）。この場合、大きな重量を有する放射線遮蔽板と一体化したアクティブマトリクス基板を変形・破損無く保持するため、アクティブマトリクス基板は十分な機械的強度を有する必要があり、アクティブマトリクス基板の厚みを厚くするか、アクティブマトリクス基板と一体化したベース板の厚みを厚くして強度を補強する構造が採用される。この場合にはまずアクティブマトリクス基板の裏面に第一のベース板（以下補強板と記載する）を固着し、その裏面に放射線遮蔽板を固着し、さらに放射線遮蔽板の裏面側に第二のベース板（以下単にベース板と記載する）を固着しその裏面にＩＣ素子を含む電子回路類を形成する構造、または内部に放射線遮蔽板を内蔵した一枚のベース板をアクティブマトリクス基板の裏面に固着し、ベース板裏面にＩＣ素子を含む電子回路類を形成する構造が採用される。
以下、図３によって従来の二次元画像検出器の構造を説明する。放射線を電荷信号に変換する撮像センサ１はアクティブマトリクス基板２に固着され、アクティブマトリクス基板２は補強板３に固着されている。補強板３の下面には放射線遮蔽板としてＰｂ板４が固着されている。Ｐｂ板４の重量を支持し変形を防止するため、Ｐｂ板４は補強板３およびベース板５に挟着され変形無く保持され、アクティブマトリクス基板２と一体化されている。ベース板５の側面には微小信号増幅器６、ゲートドライバ８が、下面にはゲートドライバ制御回路基板９、信号処理および制御回路基板１０、電源基板１１等が形成されており、またベース板５の下面の両端部には、２枚の微小信号増幅器制御基板７が金属製締結部品（図示せず）により固着されている。微小信号増幅器制御基板７には微小信号増幅器用制御回路等が搭載されている。
撮像センサ１からアクティブマトリクス基板２を経由して出力される出力信号線は前記微小信号増幅器６に電気的に接続されている。また微小信号増幅器６はその下部がベース板５の裏面に向けて折り返され、前記微小信号増幅器制御基板７の制御回路等およびベース板５の下面の信号処理および制御回路基板１０、電源基板１１の各電子回路等に電気的に接続されている。さらに撮像センサ１に読み出し信号等を供給するゲートドライバ８の下部がベース板５の裏面に向けて折り返され、ゲートドライバ制御回路基板９に電気的に接続されている。上記の各機能部品の集合体はセンサ部Ｓを構成し、センサ部Ｓは筐体１２に螺設等の方法で着脱可能に固定されている。センサ部Ｓの固定およびセンサ部Ｓへの電気接続の終了後、裏板１３で筐体１２裏面を閉止する。
特開２００３−０１４８６２号公報（第１頁）
従来の二次元画像検出器の構造は以上のとおりであるが、この構造ではベース板５裏面上のＩＣ素子等の寿命が劣化し、組立性が悪く、アクティブマトリクス基板２、特に大型のアクティブマトリクス基板２の持ち運び・保管（以下ハンドリングと記述する）が困難である。すなわち、微小信号増幅器６やＩＣ素子等より発生する熱は熱伝導により撮像センサ１に伝わる。一般的に撮像センサ１は熱による変化が激しく、寿命や性能の点からも好ましくない。またＰｂ板４を含む重量物であるセンサ部Ｓの裏面上で微小信号増幅器制御基板７をベース板５に固着し電気接続を行い、さらに微小信号増幅器６を折り曲げて微小信号増幅器制御基板７やベース板５の裏面の回路に接続するなどの精密組立作業をしなければならない。この組立作業は煩雑で各種補助工具やジグを使用するとは言うものの、特定の熟練作業者を必要とし、取り落としなど誤作業に伴う部品破損、怪我などを生じないようにするため緊張を要し作業時間も増加し組立性を悪化させていた。さらに精密部品類で構成されたセンサ部Ｓは数十キログラムの重量を持ちハンドリング性が悪く、カバーのない状態での持ち運び・保管には慎重を期する必要があり、ハンドリングを煩雑化させていた。本発明はこのような問題点を解決する手段を提供することを目的とする。
請求項１にかかる発明は、アクティブマトリクス基板を含むセンサ部から、信号処理回路、電源回路等の電子部品類を積載したベース板を分離し、筐体側に配設するとともに、アクティブマトリクス基板を変形なく保持するのに必要な機械的強度を筐体側に備える。
請求項２にかかる発明は、筐体側に配設されたベース板にスリットを設け、微小信号増幅器、ゲートドライバ等を折り曲げることなく、アクティブマトリクス基板側の微小信号増幅器制御基板等の端部に構成した電気信号入出力端子を前記スリットから筐体内部に挿入し、筐体内部に設けた前記電気信号入出力端子の形状に適合する接続部品を介して、アクティブマトリクス基板への電気信号の接続を着脱可能に行う構造を設ける。
請求項３にかかる発明は、筐体のアクティブマトリクス基板を取り付ける側の面の全面または一部の面に放射線遮蔽板を覆着し、前記放射線遮蔽板において前記ベース板のスリットに対応する位置にスリットを設け、アクティブマトリクス基板側の前記電気信号入出力端子を前記スリットから筐体内部に挿入し、筐体内部に設けた前記電気信号入出力端子の形状に適合する接続部品を介して、アクティブマトリクス基板への電気信号の接続を着脱可能に行う構造を設ける。
請求項４にかかる発明は、筐体のアクティブマトリクス基板を取り付ける側の面の全面または一部の面に放射線遮蔽板を覆着する。
請求項５にかかる発明は、アクティブマトリクス基板と一体化された補強板で強度を補強したアクティブマトリクス基板を備える。
本発明は以上詳述したとおりであり、つぎの効果を有する。第一に本発明は信号処理回路、電源回路等の電子部品類を積載したベース板を筐体側に配設しているので、アクティブマトリクス基板とベース板が一体化されておらず、アクティブマトリクス基板を変形なく保持するのに必要な機械的強度は筐体に備えられており、センサ部は必要最小限の強度を保てばよいため、軽量化され形状も小型化され、センサ部のハンドリングが改善される（請求項１）。
第二に本発明は、筐体側に配設されたベース板にスリットを設け、アクティブマトリクス基板側の微小信号増幅器制御基板等の端部に設けた電気信号入出力端子を前記スリットから筐体内部に挿入し、筐体内部に設けた前記電気信号入出力端子の形状に適合する接続部品を介して、アクティブマトリクス基板への電気信号の接続を着脱可能に行う構造を設けたので、微小信号増幅器で発生した熱の大部分はベース板を経由することなく直接前記電気信号入出力端子を経由して、筐体側に設けられる前記電気信号入出力端子の形状に適合する着脱可能な接続部品に流入し、筐体側に伝わり放散されるため、撮像センサへは伝わりにくい。また微小信号増幅器等を折り曲げることなく必要な電気的接続が着脱可能に行われるので、微小信号増幅器等を折り曲げて重量物であるセンサ部の電子部品搭載板やベース板の裏面の回路に接続する必要が無くなり、組立作業が簡素化される（請求項２）。
第三に本発明は、筐体のアクティブマトリクス基板を取り付ける側の面の全面または一部の面に放射線遮蔽板を覆着し、前記放射線遮蔽板において前記ベース板のスリットに対応する位置にスリットを設け、アクティブマトリクス基板側の前記電気信号入出力端子を前記スリットから筐体内部に挿入し、筐体内部に設けた前記電気信号入出力端子の形状に適合する接続部品を介して、アクティブマトリクス基板への電気信号の接続を着脱可能に行う構造を設けたので、前記第二の効果と同じく、微小信号増幅器で発生した熱の大部分はベース板を経由することなく、直接前記電気信号入出力端子を経由して、筐体側に設けられる電気信号入出力端子形状に適合する着脱可能な接続部品に流入し、筐体側に伝わり放散され、撮像センサへは伝わりにくい。また前記第二の効果と同じく、微小信号増幅器等を折り曲げることなく必要な電気的接続が着脱可能に行われるので、微小信号増幅器等を折り曲げて重量物であるセンサ部の電子部品搭載板やベース板の裏面の回路に接続する必要が無くなり、組立作業が簡素化される（請求項３）。
第四に本発明は、筐体のアクティブマトリクス基板を取り付ける側の面の全面または一部の面に放射線遮蔽板を覆着したので、第一の効果と同じく、センサ部の重量を軽減し、センサ部のハンドリングが改善される（請求項４）。
第五に本発明は、アクティブマトリクス基板と一体化された補強板で強度を補強したアクティブマトリクス基板を備えたので、単独では強度の十分でないアクティブマトリクス基板に対しても前記第一の効果または前記第二の効果から第四の効果を得ることが可能になる（請求項５）。
Ｐｂ板および、信号処理回路、電源回路等の電子部品類を積載したベース板を筐体側に配設するとともに、アクティブマトリクス基板の変形・破損なくアクティブマトリクス基板を保持するに必要な機械的強度を筐体に備える。また筐体側に配設されたＰｂ板およびベース板にスリットを設け、微小信号増幅器等を折り曲げることなく微小信号増幅器制御基板等を前記スリットから筐体内部に挿入し、微小信号増幅器制御基板等の端部形状に適合するソケット、コネクタなどの接続部品を介してアクティブマトリクス基板およびベース板裏面回路との電気接続を着脱可能に行う。
図１は本発明の１実施例の構成図である。図１において図３と同じ符号を有する部品の構造および作動は図３と同一である。撮像センサ１はアクティブマトリクス基板２に固着されている。撮像センサ１からの出力信号線はアクティブマトリクス基板２の側面に固着された微小信号増幅器６Ｎに電気的に接続されている。また微小信号増幅器６Ｎは微小信号増幅器制御基板７Ｎに電気的に接続されている。微小信号増幅器制御基板７Ｎには制御回路等が搭載されている。ゲートドライバ８Ｎは撮像センサ１およびゲートドライバ制御回路基板９Ｎに電気的に接続されている。上記の各機能部品の集合体はセンサ部ＮＳを構成している。
筐体１２Ｎのセンサ部ＮＳ側には放射線遮蔽のためのＰｂ板４Ｎおよび、裏面に信号処理および制御回路基板１０、電源基板１１等が設置されたベース板５Ｎが配設されている。微小信号増幅器制御基板７Ｎおよびゲートドライバ制御回路基板９Ｎの端部はセンサ部ＮＳの電気信号入出力端子としての機能を兼ね備えており、Ｐｂ板４Ｎおよびベース板５Ｎを貫通している３か所のスリット２１から筐体１２Ｎ内部に挿入され、筐体１２Ｎ内に配設され微小信号増幅器制御基板７Ｎおよびゲートドライバ制御回路基板９Ｎの端部形状に適合するソケット、コネクタなどの接続部品（図示せず）を介してベース板５Ｎの電子部品類と着脱可能に電気接続される。すべての電気接続および機械的接続の完了後、裏板１３を閉止する。
図２は本発明の他の実施例である。図２において図１および図３と同じ符号を有する部品の構造および作動は図１および図３と同一である。アクティブマトリクス基板２はハンドリングの便のための必要最小限の厚さを持つ補強板３Ｎと一体化されている。撮像センサ１、アクティブマトリクス基板２、補強板３Ｎ、微小信号増幅器６Ｎ、微小信号増幅器制御基板７Ｎ、ゲートドライバ８Ｎ、ゲートドライバ制御回路基板９Ｎはセンサ部ＭＳを構成している。筐体１２Ｎ、スリット２１、Ｐｂ板４Ｎ、ベース板５Ｎ、信号処理および制御回路基板１０、電源基板１１、裏板１３の構造と作動については図１と同様であるので詳細説明を省略する。
本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、さらに種々の変形実施例を挙げることができる。たとえば図１および図２において筐体１２Ｎの上面の四隅にスペーサを取り付け、スペーサを介してセンサ部ＮＳを筐体１２Ｎに取り付けることによってセンサ部ＮＳの放熱効果を一層高めるとともにベース板５Ｎへの熱移動を一層遮断する構造としても良い。またアクティブマトリクス基板２、補強板３Ｎ、ベース板５Ｎ、放射線遮蔽板等の材質はガラス、アルミニウム板、Ｐｂ板などには限定されず、目的に応じて種々の材料が採用でき、本発明は構成部品の材質には限定されない。本発明はこれらをすべて包含する。
本発明は、粒子線、Ｘ線、可視光、赤外光等の放射線・電磁波の面分布を画像として検出する機能を利用する用途、たとえば医用放射線撮像装置・産業用非破壊検査装置等に適用することができる。
は本発明の実施例の構成図である。 は本発明の変形実施例の構成図である。 は従来の二次元画像検出器の構成図である。
符号の説明
１ 撮像センサ
２ アクティブマトリクス基板
３ 補強板
３Ｎ 補強板
４ Ｐｂ板
４Ｎ Ｐｂ板
５ ベース板
５Ｎ ベース板
６ 微小信号増幅器
６Ｎ 微小信号増幅器
７ 微小信号増幅器制御基板
７Ｎ 微小信号増幅器制御基板
８ ゲートドライバ
８Ｎ ゲートドライバ
９ ゲートドライバ制御回路基板
９Ｎ ゲートドライバ制御回路基板
１０ 信号処理および制御回路基板
１１ 電源基板
１２ 筐体
１２Ｎ 筐体
１３裏板
２１ スリット
Ｓ センサ部
ＮＳ センサ部
ＭＳ センサ部

Claims (5)

  1. 電磁波情報を電荷情報に変換する半導体層と一体化され前記電荷情報を読み出すアクティブマトリクス基板と、アクティブマトリクス基板を収納する筐体を備えた二次元画像検出器において、信号処理回路、電源回路等の電子部品類を積載したベース板を筐体側に配設するとともに、アクティブマトリクス基板を変形なく保持するのに必要な機械的強度を、筐体に備えることを特徴とする二次元画像検出器。
  2. 筐体側に配設されたベース板にスリットを設け、アクティブマトリクス基板側の電気信号入出力端子を前記スリットから筐体内部に挿入し、筐体内部に設けた前記電気信号入出力端子の形状に適合する接続部品を介して、アクティブマトリクス基板への電気信号の接続を着脱可能に行う構造を設けたことを特徴とする請求項１記載の二次元画像検出器。
  3. 筐体のアクティブマトリクス基板を取り付ける側の面の全面または一部の面に放射線遮蔽板を覆着し、前記放射線遮蔽板において前記ベース板のスリットに対応する位置にスリットを設け、アクティブマトリクス基板側の電気信号入出力端子を前記スリットから筐体内部に挿入し、筐体内部に設けた前記電気信号入出力端子の形状に適合する接続部品を介して、アクティブマトリクス基板への電気信号の接続を着脱可能に行う構造を設けたことを特徴とする請求項２記載の二次元画像検出器。
  4. 筐体のアクティブマトリクス基板を取り付ける側の面の全面または一部の面に放射線遮蔽板を覆着することを特徴とする請求項１から請求項３記載の二次元画像検出器。
  5. アクティブマトリクス基板と一体化された補強板で強度を補強したアクティブマトリクス基板を備えることを特徴とする請求項１または請求項２から請求項４記載の二次元画像検出器。
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