JP3304857B2 - 放射線撮像装置 - Google Patents
放射線撮像装置Info
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Description
撮影装置等において使用される放射線撮像装置に関す
る。
子(例えばCCD)の撮像面に放射線を可視光に変換す
る蛍光体を設けたセンサが開発され実用化されている。
に変換するCdTeやGaAsの化合物半導体を設けた
放射線撮像素子が考えられている。化合物半導体は蛍光
体よりX線変換効率が高く高感度の放射線撮像素子が提
供される。その一例が特表平6−505800号公報に
提案されている。
れた例について図4を参照しながら説明する。図4にお
いてCCD40の各画素上にCdTe41が幾何的に分
割して設けられている。この例ではγ線44が入射した
CdTe41で発生し蓄積された電荷が、対応する位置
のCCD40に供給され順次読み出される。そして適当
な周知の線形増幅器42で増幅され、閾値計測器43に
て各位置のγ線入射量が係数され画像化される。CdT
e41の分割ピッチは例えば0.5〜10mmである。
されている為に、製造上各画素のサイズを小さくして解
像度を向上することは困難である。この製造上の課題を
解決するために米国特許第5245191号公報に記載
されているようにCdTeを幾何学的に分割せずにCd
Teの片方の面に1次元もしくは2次元に配列した分割
電極を設ける構成が考えられる。この構成について、図
5にCCDの動作を示す模式図を示す。
電変換部、52a、52b、52cは光電変換部51
a、51b、51cに蓄積された信号電荷を読み出すゲ
ート、53a、53b、53c、53dは信号電荷を垂
直方向に転送する埋め込み型チャンネル構成の垂直転送
部、Vはパルス印加用電極である。また、54は放射線
を信号電荷に変換するCdTe、55は共通電極、56
a、56b、56c、56dはCdTe54に設けられ
た分割電極、57a、57b、57cは接続線、59は
接地線、60は電荷、61は電荷の流れを示す矢印であ
る。
54に信号電荷が発生する。CdTe54には接地線5
9と光電変換部51a、51b、51cの電位差により
電圧が印加されておりCdTe54に発生した電荷が接
続線57a、57b、57cを通って光電変換部51
a、51b、51cに蓄積される。
φVおよびX線照射の駆動パルス波形図を示す。まず時
刻t=t1の時にパルスφV1がハイレベルになり光電
変換部51a、51b、51cに蓄積された信号電荷が
垂直転送部53に読み出される。次にt=t2の時にパ
ルスφVがミドルレベルになり、光電変換部51a、5
1b、51cと垂直転送部53a、53b、53cとの
間のゲート52a、52b、52cが閉じる。時刻t=
t3の時に転送期間になり、垂直方向に順次転送され
る。
線撮像装置では、光電変換部51a、51b、51cに
蓄積された信号電荷の量によりCdTe54の分割電極
56a、56b、56c、56dの電位が変わるX線画
像撮影は被写体を透過したX線量の強弱により濃淡画像
を撮影するものであるから、CdTe54の各ピクセル
にて発生する電荷量は異なりCCDの光電変換部51
a、51b、51cに蓄積される電荷量が異なってく
る。従って撮影が進むにつれ各ピクセルの分割電極56
a、56b、56c、56dの電位が画素毎に異なって
くる。
51bにおける蓄積電荷量が多く、光電変換部51cに
おける蓄積電荷量が少ない場合、分割電極56bに相当
するピクセルにX線が入射し発生した電荷60は矢印6
1に示すように、光電変換部51cの蓄積電荷量が少な
く電位が高いことから隣の分割電極56cに収集され
る。このように、信号電荷が位置的に相当する光電変換
部51に蓄積されなくなり、ピクセル間のクロストーク
が大きくなる。よって正確な画像がとれなくなる。
で、ピクセル間のクロストークを抑制し解像度及び検出
効率の高い放射線撮像装置を提供することを目的とした
ものである。
に、本発明の放射線撮像装置は、1次元もしくは2次元
に分割した電極が設けられるとともに、放射線の照射に
より電荷を発生する半導体基板と、前記半導体基板の電
極に対応して1次元もしくは2次元に配列された光電変
換部と光電変換された信号を転送する転送部と前記光電
変換部に蓄積された信号を前記転送部へ読み出すための
読み出しゲートとが備えられた固体撮像素子と、前記半
導体基板の分割された電極と前記固体撮像素子の光電変
換部とを電気的に接続する接続線とを備え、前記固体撮
像素子の前記読み出しゲートを前記放射線の照射中に開
放状態とするものである。
線撮像装置では、X線照射時、つまり半導体基板から信
号電荷が光電変換部に蓄積される期間、読み取りゲート
が開かれているので光電変換部に電荷が蓄積されること
はなく半導体基板が一定の電位に保たれ、クロストーク
を大幅に改善できる。
施の形態について説明する。
おける放射線撮像装置においてゲートが開いた状態にお
ける動作を示す模式図であり、同(b)は同装置のゲー
トが閉じた状態における動作を示す模式図である。図1
(a)、(b)は複数ピクセルから構成される放射線撮
像装置の一部のピクセルを拡大したもので、1a、1
b、1c、1dは光電変換部、2a、2b、2c、2d
は光電変換部1a、1b、1c、1dに蓄積された信号
電荷を読み出すゲート、3a、3b、3c、3dは信号
電荷を垂直方向に転送する埋め込み型チャンネル構成の
垂直転送部、Vはパルス印加用電極でSi基板4に設け
られている。5は放射線を信号電荷に変換するCdT
e、6a、6b、6c、6dはCdTe5に設けられた
分割電極、7は共通電極、8はCdTe5の分割電極6
と光電変換部3を電気的に接続する接続線、9は接地
線、10は電荷、11は電荷の流れを示す矢印である。
なお各番号につけられた添え字はピクセル番号を示す。
また、図2にパルス印加用電極に印加するパルスφVお
よびX線照射の駆動パルス波形を示す。以下図1(a)
(b)および図2を用いて本実施の形態の動作を説明す
る。
ルになり、光電変換部1a、1b、1c、1dと垂直転
送部3a、3b、3c、3dをへだてるゲート2a、2
b、2c、2dが開く、次にt=t2の時にX線が照射
され、CdTe5に電荷10が発生する。CdTe5に
は接地線9と光電変換部1a、1b、1c、1dの電位
差により電界が加わっている。電荷10が例えば分割電
極6bのピクセルにて発生すると矢印11に示すように
電荷10は接続線8b、光電変換部1bを経て垂直転送
部3bに蓄積される。
にあるので電荷10が別のピクセルの分割電極例えば6
cに収集されることはない。次にt=t3のときX線の
照射がストップされ、t=t4のときパルスVがミドル
レベルとなり図1(b)に示すように光電変換部1a、
1b、1c、1dと垂直転送部3a、3b、3c、3d
の間のゲート2a、2b、2c、2dが閉じられる。次
いでt=t5のとき、パルスVが転送期間になり、信号
電荷が一段ずつ転送される。さらに周知の手段により水
平転送され周知の出力手段により出力される。
射されCdTe5に信号電荷10が発生する期間ゲート
2a、2b、2c、2dを常時開くことにより、光電変
換部1a、1b、1c、1dの電位をCdTe5の各ピ
クセルごとの発生電荷量に関係なく一定に保つことがで
きる。従ってCdTe5に加わる電界も常に一定に保た
れ、各ピクセルにて発生した電荷は対応する垂直転送部
3a、3b、3c、3dに蓄積されるので隣接および周
囲ピクセルへの電荷のクロストークは抑制される。
をCdTe5を用いて説明しているがGaAs,GaA
s,HgI2 ,PbSからなる他の化合物半導体でも良
い。
極7を直接接置したが電源を介して接地してもよい。
られ、発生電荷の収集効率が更に向上する。
装置について説明したが、1次元の放射線撮像装置につ
いても水平転送が不要なだけで同様である。
面にはとらわれない。 (実施の形態2)以下、本発明の第2の実施の形態につ
いて説明する。なお、本実施の形態における構成は第1
の実施の形態と同様である。
パルス波形図である。図3においてVoutは放射線撮
像素子の出力信号、thは一水平期間を示す。以下図3
に従い本実施の形態について説明する。固体撮像素子で
は一水平期間中水平画素数の分だけ信号が転送されるで
出力信号Voutの出力間隔は一水平期間thより相当
短い間隔になる。
射される。出力信号Voutの出力間隔は非常に短いの
で、X線照射とほぼ同時に信号出力Voutが上昇す
る。信号出力Voutが上昇を検知しパルスφVをハイ
レベルにすると光電変換部1a、1b、1c、1dと垂
直転送部3a、3b、3c、3dをへだてるゲート2
a、2b、2c、2dが開き、垂直転送部3a、3b、
3c、3dに電荷が蓄積される。
れ、t=t3のときパルスVがミドルレベルとなり、光
電変換部1a、1b、1c、1dと垂直転送部3a、3
b、3c、3dの間のゲート2a、2b、2c、2dが
閉じられる。次いでt=t4のときパルスVが転送期間
になり、信号電荷が一段ずつ転送される。さらに周知の
手段により水平転送され周知の出力手段により出力され
る。
に光電変換部1a、1b、1c、1dの電位をCdTe
5の各ピクセルごとの発生電荷量に関係なく一定に保つ
ことができる。従ってCdTe5に加わる電界も常に一
定に保たれ、各ピクセルにて発生した電荷は対応する垂
直転送部3a、3b、3c、3dに蓄積されるので隣接
および周囲ピクセルへの電荷のクロストークは抑制され
る。さらにX線の照射が自動的に検知されパルスVがハ
イレベルになるのでX線管の動作と放射線撮像素子の動
作を簡単に同期できる。
の放射線撮像装置は放射線照射中は常に光電変換部と垂
直転送部を隔てる読み取りゲートを開くことによりクロ
ストークを抑制でき、精度の高い高解像度がおよび高感
度の放射線画像を提供できる。
射線撮像装置においてゲートが開いた状態における動作
を示す模式図同(b)は同装置のゲートが閉じた状態に
おける動作を示す模式図
おける駆動パルス波形を示す図
図
図
Claims (3)
- 【請求項1】 1次元もしくは2次元に分割した電極が
設けられるとともに放射線の照射により電荷を発生する
半導体基板と、前記半導体基板の電極に対応して1次元
もしくは2次元に配列された光電変換部と光電変換され
た信号を転送する転送部と前記光電変換部に蓄積された
信号を前記転送部へ読み出すための読み出しゲートとが
備えられた固体撮像素子と、前記半導体基板の分割され
た電極と前記固体撮像素子の光電変換部とを電気的に接
続する接続線とを備え、前記固体撮像素子の前記読み出
しゲートを前記放射線の照射中に開放状態とする放射線
撮像装置。 - 【請求項2】 半導体基板と固体撮像素子とからなる放
射線撮像素子の出力信号をモニタし、前記X線の照射に
より前記出力信号がX線を感知した時点から光電変換部
と転送部の間の読み出しゲートを常に開放状態とする請
求項1記載の放射線撮像装置。 - 【請求項3】 半導体基板がCdTe、GaAs,Hg
I2 ,PbSからなる化合物半導体群の1つであること
を特徴とする請求項1または2記載の放射線撮像装置。
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JPH11160445A JPH11160445A (ja) | 1999-06-18 |
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-
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