TW201425978A - 成像器件及電子裝置 - Google Patents

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TW201425978A
TW201425978A TW102143595A TW102143595A TW201425978A TW 201425978 A TW201425978 A TW 201425978A TW 102143595 A TW102143595 A TW 102143595A TW 102143595 A TW102143595 A TW 102143595A TW 201425978 A TW201425978 A TW 201425978A
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Toshiyuki Nishihara
Hirofumi Sumi
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Abstract

本文中闡述一種成像器件及一種成像方法。舉例而言，該等成像器件包含：一閃爍體板，其經組態以將入射輻射轉換為閃爍光；及一成像元件，其經組態以將該閃爍光轉換為一電信號。該閃爍體板包含一第一閃爍體，該第一閃爍體藉由一分隔體沿垂直於該入射輻射之一傳播方向之一方向與一第二閃爍體分割開。該分隔體防止在該第一閃爍體中產生之第一閃爍光擴散至該第二閃爍體中，且防止在該第二閃爍體中產生之第二閃爍光擴散至該第一閃爍體中。

Description

成像器件及電子裝置
本發明係關於一種成像器件。詳細而言，本發明係關於一種偵測輻射之成像器件，及一種包含該成像器件之電子裝置。
近年來，使用對輻射之光子計數之一醫學診斷裝置之一採用已有所進展。一單光子發射電腦斷層掃描攝影術(SPECT：伽馬攝影機)及一正子發射斷層掃描攝影術(PET)係此等醫學裝置之實例。在對輻射之光子計數中，除了執行計數入射於一偵測器上之輻射之光子之數目外，亦偵測輻射之個別光子之能量密度，且然後執行對對應於該能量密度之計數的過濾。目前，通常用於此目的之輻射偵測器經組態以具有一閃爍體及一光電倍增管之一組合。當輻射之光子入射於閃爍體上時，產生閃爍體光之一弱脈衝。此脈衝係在光電倍增管中被偵測到，其輸出強度係經由安置於一AD(類比轉數位)轉換器載台中之一放大器藉由該AD轉換器加以量測。舉例而言，自該脈衝之高度導出輻射之光子之能量。
在伴隨有此能量鑑別之對輻射之光子計數，可對其中輻射損失位置資訊且變為一雜訊之一散射輻射進行濾波。因此，可能在影像擷取中獲得一高對比度。出於此原因，舉例而言，如上述情形之光子計數預期係用於亦在藉由一X射線***攝影術或一電腦斷層掃描攝影術(CT)進行之影像擷取中獲得低曝光及高解析度兩者之有用手段。由於 如同上述情形之影像擷取需要一較高空間解析度，因此通常研究由碲化鎘或此類物進行之直接偵測。
另一方面，近年來，作為用於計數輻射之一新偵測器，提出使用一APD陣列(其中突崩光電二極體(APD)經排列)及閃爍體之一偵測器(舉例而言，參考PTL 1及PTL 2)。APD陣列亦稱為一矽光電倍增器(PMT)。在如同上述情形之偵測器中，相對於具有1mm角度之閃爍體，一偵測單元經組態以排列以一蓋革(Geiger)模式操作之若干個半導體APD，且可藉由對被放電之APD之數目求和來導出入射輻射之能量。
[引用列表] [專利文獻] [PTL 1]
日本未經審查之專利申請公開案第2009-25308號
[PTL 2]
日本未經審查之專利申請公開案(PCT申請案之翻譯版本)第2011-515676號
然而，在上文所闡述之技術中，難以改良對輻射之光子計數之準確度。在上文所闡述之偵測器中，以蓋革模式，由於APD需要高於APD之一崩潰電壓之一極其高之電場，此電場導致貫穿廣泛範圍之一半導體基板中發生電荷之再分配，因此，難以將此影響限制於一小面積。另外，需要提供一保護電路或類似物以使得諸如一電晶體之元件不會由於高電壓而被毀壞。出於此原因，大致40微米之一單元大小係小型化之限制。因此，亦難以使其中元件經排列之偵測單元之大小小型化，且PTL 1之長度亦係大致1mm角度。另一方面，舉例而言，在 藉由X攝像之透射成像中，入射於光接收單元之1mm角度上之輻射之數目在***攝影術成像中每秒成千上萬或數百萬且在CT成像中以一數位次序增加，而在伽馬攝影機成像中每秒少於一百。在此情形中，閃爍體之輻射之頻率變得極其高，因此，閃爍光脈衝以一高頻率產生，且光在閃爍體中擴散。此處，為將由入射輻射之個別發射光彼此區分開，需要一極其高時間解析度，此乃因只能監視光量之時間改變。
此外，關於以高頻率之此入射輻射，甚至在閃爍體光發射衰減之前發生下一光發射，此導致稱為堆積之一現象之一嚴重問題。因此，閃爍體之衰減特性中亦需要一高規格且需要對脈衝形狀之分析及理解。
另外，在暗狀態中在其中擁有一強電場之APD具有一高暗電流(暗計數)，且APD需要在使用之前經冷卻。如在PTL 2中，當一主動淬熄電路、一輸出電路或類似物整合於單元中時，該單元亦需要高崩潰電壓特性。因此，用於分離之一佔用區增加，且然後一孔徑比及一量子效率劣化。如此，在使用APD執行光子計數之偵測器中，難以改良準確度。
期望改良輻射之光子計數之準確度。此外，本文中所闡述之效應未必意欲係限制性，且彼等可係本發明中之任何闡述之效應。
本文中闡述一種成像器件及一種成像方法。舉例而言，該等成像器件包含：一閃爍體板，其經組態以將入射輻射轉換為閃爍光；及一成像元件，其經組態以將該閃爍光轉換為一電信號。該閃爍體板包含一第一閃爍體，該第一閃爍體藉由一分隔體沿垂直於該入射輻射之一傳播方向之一方向與一第二閃爍體分割開。該分隔體防止在該第一閃爍體中產生之第一閃爍光擴散至該第二閃爍體中，且防止在該第二 閃爍體中產生之第二閃爍光擴散至該第一閃爍體中。
進一步舉例而言，該成像方法包含：在接收第一入射輻射後旋即產生第一閃爍光，該第一入射輻射係入射於一第一剖面面積上；在接收第二入射輻射後旋即產生第二閃爍光，該第二入射輻射係入射於一第二剖面面積上，該第二剖面面積不同於該第一剖面面積；防止該第一閃爍光擴散至該第二剖面面積中，該第二剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之一傳播方向之一方向延伸；防止該第二閃爍光擴散至該第一剖面面積中，該第一剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之該傳播方向之該方向延伸；將該第一閃爍光轉換為一第一電信號；及將該第二閃爍光轉換為一第二電信號。
根據本發明，可能獲得可藉以改良輻射之光子計數之準確度之一卓越效應。
10‧‧‧輻射偵測器件
100‧‧‧偵測器
101‧‧‧準直儀
110‧‧‧成像元件
112‧‧‧第一垂直驅動電路
114‧‧‧暫存器
115‧‧‧第二垂直驅動電路
118‧‧‧輸出電路
120‧‧‧資料處理單元
180‧‧‧人體
181‧‧‧伽馬射線源
182‧‧‧閃爍光/箭頭/基本伽馬射線/跡線
183‧‧‧箭頭/跡線
190‧‧‧閃爍體/單板閃爍體
191‧‧‧準直儀
193‧‧‧光電倍增管/光電倍增器
194‧‧‧轉換單元
195‧‧‧資料處理單元
200‧‧‧閃爍體板
210‧‧‧閃爍體
211‧‧‧邊緣
220‧‧‧柱狀材料
221‧‧‧熔融位置
222‧‧‧閃爍光纖
223‧‧‧延伸部分
224‧‧‧閃爍光纖束
225‧‧‧閃爍體/閃爍體板
300‧‧‧像素陣列單元
305‧‧‧偵測單元/輻射偵測單元
310‧‧‧像素
311‧‧‧光電二極體
312‧‧‧轉移電晶體
313‧‧‧重設電晶體
314‧‧‧放大電晶體
322‧‧‧浮動擴散
323‧‧‧電力線
330‧‧‧控制線
331‧‧‧像素重設線
332‧‧‧電荷轉移線
341‧‧‧垂直信號線
400‧‧‧判定電路
410‧‧‧類比相關雙重取樣單元
411‧‧‧比較器
412‧‧‧切換器
413‧‧‧電容器
420‧‧‧數位相關雙重取樣單元
421‧‧‧類比轉數位轉換器
422‧‧‧暫存器
423‧‧‧切換器
424‧‧‧減法器
430‧‧‧二進位判定單元
510‧‧‧像素陣列單元
511‧‧‧邊緣
512‧‧‧偵測單元
513‧‧‧像素
514‧‧‧區域
520‧‧‧像素陣列單元
522‧‧‧像素
523‧‧‧附加電路
532‧‧‧偵測單元
534‧‧‧像素
535‧‧‧節點
536‧‧‧節點
537‧‧‧源極隨耦器
538‧‧‧偵測判定電路
541‧‧‧子單元
542‧‧‧像素
543‧‧‧中間節點
544‧‧‧浮動擴散
545‧‧‧放大電晶體
550‧‧‧像素驅動電路
551‧‧‧光接收單元
552‧‧‧像素
553‧‧‧選擇電晶體
554‧‧‧電極墊
555‧‧‧偵測電路
556‧‧‧恆定電流電路
557‧‧‧電極墊
560‧‧‧閃爍體元件/正方桿形狀閃爍元件
561‧‧‧分割壁
611‧‧‧X射線源
612‧‧‧狹縫
613‧‧‧拍攝對象
614‧‧‧X射線偵測器
620‧‧‧偵測器
630‧‧‧偵測器
631‧‧‧準直儀
633‧‧‧閃爍體板
634‧‧‧成像元件
635‧‧‧偵測器件
640‧‧‧偵測器
641‧‧‧閃爍體板
642‧‧‧閃爍體/閃爍體板
644‧‧‧成像元件
BINOUT‧‧‧信號
R1‧‧‧區域
R2‧‧‧區域
REF‧‧‧參考信號
[圖1]圖1係圖解說明根據本發明之一第一實施例關於一輻射偵測器件之一功能組態之一實例之一方塊圖。
[圖2A]在圖2A中，展示示意性地圖解說明根據本發明之第一實施例在一閃爍體板與一成像元件之間的一關係之一圖式。
[圖2B]在圖2B中，展示示意性地圖解說明根據本發明之第一實施例在一閃爍體板與一成像元件之間的一關係之一圖式。
[圖3A]圖3A係示意性地圖解說明根據本發明之第一實施例用於製造閃爍體板之一方法之一實例之一圖式。
[圖3B] 圖3B係示意性地圖解說明根據本發明之第一實施例用於製造閃爍體板之一方法之一實例之一圖式。
[圖3C]圖3C係示意性地圖解說明根據本發明之第一實施例用於製造閃爍體板之一方法之一實例之一圖式。
[圖4]圖4係圖解說明根據本發明之第一實施例之成像元件之一基本組態之一實例之一概念圖。
[圖5]圖5係圖解說明根據本發明之第一實施例之一像素之一電路組態之一實例之一示意圖。
[圖6A]圖6A係圖解說明根據本發明之第一實施例之一判定電路之一功能組態之一實例之一概念圖。
[圖6B]圖6B係圖解說明根據本發明之第一實施例之一判定電路之一操作之一實例之一概念圖。
[圖7A]圖7A係示意性地圖解說明包含未被分割之一閃爍體板之根據相關技術之一輻射偵測器件之一實例之一圖式。
[圖7B]圖7B係示意性地圖解說明根據本發明之第一實施例之輻射偵測器件之一實例之一圖式。
[圖8A]圖8A係示意性地圖解說明在其中包含根據本發明之第一實施例之閃爍體板之一情形中之一濾除讀取及在其中包含其他閃爍體板(圖 7A中之閃爍體)之一情形中之一濾除讀取之一圖式。
[圖8B]圖8B係示意性地圖解說明在其中包含根據本發明之第一實施例之閃爍體板之一情形中之一濾除讀取及在其中包含其他閃爍體板(圖7A中之閃爍體)之一情形中之一濾除讀取之一圖式。
[圖9]圖9係示意性地圖解說明根據本發明之一第二實施例之一像素陣列單元(其中像素經排列以使得僅與閃爍體之剖面接觸之像素可接收光之一像素陣列單元)之一圖式。
[圖10]圖10係示意性地圖解說明根據本發明之一第三實施例之一像素陣列單元(其中排列有具有類似於閃爍體之剖面面積之一大小之像素之一像素陣列單元)之一圖式。
[圖11]圖11係示意性地圖解說明根據本發明之一第四實施例之一偵測單元(藉由對經排列以面對閃爍體之剖面之複數個像素之輸出求和來按照偵測單元輸出一信號之一偵測單元)之一圖式。
[圖12]圖12係圖解說明根據本發明之一第五實施例之一偵測單元之一實例之一示意圖。
[圖13]圖13係圖解說明根據本發明之第五實施例之一像素之一電路組態之一實例之一示意圖。
[圖14]圖14係圖解說明根據本發明之一第六實施例之一成像元件之一基本組態之一實例之一概念圖。
[圖15]圖15係根據本發明之第六實施例之一閃爍體元件及一偵測單元之一透視圖之一實例。
[圖16]圖16係根據本發明之第六實施例之偵測單元之一剖面圖之一實例。
[圖17]圖17係圖解說明根據本發明之第六實施例之一光接收單元之一組態實例之一示意圖。
[圖18]圖18係圖解說明根據本發明之第六實施例之一偵測電路之一組態實例之一方塊圖。
[圖19A]圖19A係圖解說明藉由應用本發明之實施例來執行一光子計數型偵測之一X射線掃描器(一光子計數型X射線掃描器)之一實例之一示意圖。
[圖19B]圖19B係圖解說明藉由應用本發明之實施例來執行一光子計數型偵測之一X射線掃描器(一光子計數型X射線掃描器)之一實例之一示意圖。
[圖20A]圖20A係圖解說明應用本發明之實施例之一X射線CT裝置之一偵測器之一實例之一示意圖。
[圖20B]圖20B係圖解說明應用本發明之實施例之一X射線CT裝置之一偵測器之一實例之一示意圖。
[圖21A]圖21A係圖解說明應用本發明之實施例之一伽馬攝影機之一偵測器之一實例之一示意圖。
[圖21B]圖21B係圖解說明應用本發明之實施例之一伽馬攝影機之一偵測器之一實例之一示意圖。
在下文中，將闡述本發明之實施例(下文中稱為實施例)。本說明將按以下次序執行。
1. 第一實施例(一輻射偵測控制：將經分割閃爍體接合至之成像元件之一實例)
2. 第二實施例(一輻射偵測控制：藉由將像素僅安置於面向經分割閃爍體之一區域上來改良一時間解析度之一實例)
3. 第三實施例(一輻射偵測控制：藉由將一個類比像素安置於面向經分割閃爍體之一區域上來改良一時間解析度之一實例)
4. 第四實施例(一輻射偵測控制：藉由透過CCD轉移添加複數個像素之輸出來改良一時間解析度之一實例)
5. 第五實施例(一輻射偵測控制：使複數個像素之一電荷量相加之一實例)
6. 第六實施例(一輻射偵測控制：層壓像素提供於其上之基板及一偵測電路提供於其上之一基板之一實例)
7. 本發明之一應用實例
1. 第一實施例 輻射偵測器件之功能組態之實例
圖1係圖解說明根據本發明之第一實施例關於一輻射偵測器件10之一功能組態之一實例之一方塊圖。
圖1中所圖解說明之輻射偵測器件10係一成像器件，其藉由使用一互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器對光子進行計數來偵測輻射。輻射偵測器件10包含一偵測器100及一資料處理單元120。
偵測器100偵測一半導體成像元件之輻射，且包含一閃爍體板200及一成像元件110。
閃爍體板200吸收輻射能量(諸如一電子束或一電磁波)以發射螢光(閃爍光)。閃爍體板200係毗鄰於成像元件110之一成像表面(其中提供有成像元件之一表面)安置。另外，沿垂直於輻射之入射方向之一方向(圖式中之垂直方向)精細地分割閃爍體板200以使得由入射輻射產生之閃爍光不會擴散及入射於成像元件110上。亦即，在閃爍體板200中，沿其中將像素以矩陣形式安置於成像元件110之成像表面中之一方向精細地分割閃爍體，以使得輻射之入射方向正交於成像元件110之成像表面。在圖1中，針對每一分割區(閃爍體)之分隔體由閃爍體板200中之用灰色標記之區域指示，該等分割區(閃爍體)中之每一者指示為閃爍體板200中之白色矩形。
此處，將參照圖3A至圖3C來闡述用於製造以此方式分割之閃爍體板200之一方法之一實例。另外，將在以下假設下進行闡述：閃爍體板200由本發明之第一實施例中之用於偵測電磁波(X射線、伽馬射線)之輻射之閃爍體組態。此外，閃爍體板200係根據本發明之申請專利範圍之一群組閃爍體之一實例。
成像元件110將所接收光光電轉換為電信號。舉例而言，藉由互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器來實現成像元件110。另外，由於成像元件110係由CMOS感測器實現，因此一濾除讀取係可能的。因此，待讀取像素之輸出資料列之數目越小，曝光頻率(圖框率(fps))變得越高。
此外，在本發明之第一實施例中，成像元件110將指示存在入射 於像素上之光子之一個二進制值(0或1)供應至資料處理單元120。以此方式，在成像元件110中，安置具有一高敏感性之像素(一光子計數型數位像素)及具有圖高敏感性之一偵測電路以使得輸出對閃過光之光子計數之結果作為該二進制值(數位值)。此外，由於自成像元件110輸出之資料係一數位值，因此用於以一較佳雜訊抗擾性將資料供應至資料處理單元120之信號處置變得較容易。
此外，在本發明之第一實施例中，成像元件110將指示存在入射於像素上之光子之一個二進制值(0或1)供應至資料處理單元120。以此方式，在成像元件110中，安置自其輸出對閃爍光之光子計數之結果作為該二進制值(數位值)之像素。此外，由於自成像元件110輸出之資料係一數位值，因此用於以一較佳雜訊抗擾性將資料供應至資料處理單元120之信號處置變得較容易。
資料處理單元120基於自成像元件110供應之數位值來分析偵測目標。舉例而言，資料處理單元120基於自成像元件110輸出之數位值來計算同時產生之閃爍光之一總數，並藉由此總數來指定輻射能量。
另外，資料處理單元120保持用於指定哪一像素接收自哪一分割區產生之閃爍光之資訊(像素指定資訊)，並基於此資訊按照每一分割區來計算閃爍光之總數。亦即，資料處理單元120基於用於指定按照每一閃爍體(分割區)接收閃爍光之像素之像素指定資訊來分析自成像元件110供應之信號，以分析入射位置(分割區位置)及輻射能量。
此外，期望資料處理單元120指定其中暗電流由於輻射損壞而增加之一像素，並將該像素遮蔽及自對閃爍光求和之計算移除以校正總和值。
在其中任何像素由輻射而損壞之一情形中，暗電流在像素中增加，甚至在其中輻射不入射之一暗狀態中，像素變為持續放電(輸出)「1」之一缺陷像素。此一缺陷像素可藉助在暗狀態中之資料處理單 元120執行計算而偵測及指定。在其中存在缺陷像素之一情形中，期望將彼像素之輸出自輸出計數排除，並根據每一閃爍體分割區之缺陷像素之數目校正輻射強度。舉例而言，當某一閃爍體分割區中之像素總數目係S，缺陷像素數目係D時，資料處理單元120執行對總計數值乘以(S-D)/S之校正。
接下來，將參照圖2A及圖2B來闡述閃爍體板200與成像元件110之間的一關係。
閃爍體板與成像元件之間的關係之實例
在圖2A及圖2B中，展示示意性地圖解說明根據本發明之第一實施例在閃爍體板200與成像元件110之間的關係之圖式。
在圖2A中，展示圖解說明其中經提供以接合(毗鄰)至成像元件110之成像表面之閃爍體板200與成像元件110分離之一狀態之一圖式。另外，在圖2B中，展示圖解說明閃爍體板200中之一個閃爍體(一個分割區)與提供於成像元件110上之像素之間的關係之一圖式。
舉例而言，如圖2A中所圖解說明，閃爍體板200由一束圓柱形閃爍體製作。在本發明之第一實施例中，藉由閃爍光纖來實現個別閃爍體(閃爍體210)。另外，圖1中所圖解說明之閃爍體板200之灰色區域對應於圖2A中之閃爍體210之間的間隔。另外，藉由使用一雷射或高溫加熱器來熔融及拉伸玻璃或塑膠(塑膠閃爍體)(其中閃爍材料諸如鍺酸鉍(BGO：Bi4Ge3O12))而製作該閃爍光纖。該閃爍光纖(類似於玻璃光纖)可以高精確度處理以藉由拉伸而獲得具有數十微米之一細微直徑之一圓柱形光纖。將藉由圖3A至圖3C來闡述製造閃爍體板200之方法，且將不在此處重複一詳細說明。
此外，在本發明之第一實施例中，將在以下假設下進行闡述：閃爍體板200中之個別閃爍體(閃爍體210)之直徑係40微米，且成像表面中之成像元件110之像素大小(像素310)係2.5微米角(在垂直方向及 水平方向上為2.5微米)。另外，假設在成像元件110中，將128列*128行像素排列於其中排列有像素310之區域(像素陣列單元300)中。
在此情形中，關於128列*128行像素提供8列*8行閃爍體210。亦即，將面向一個閃爍體210之剖面(面向成像元件之光輸出表面)之像素排列為16列*16行。此外，若將面向一個閃爍體210之一群組像素設定為一個偵測單元，則其中排列有128列*128行像素之成像元件110可用作經組態以具有8列*8行(總計64個)偵測單元(偵測單元305)之偵測器。
接下來，將參照圖2B闡述一個偵測單元305中之入射閃爍光，該圖示意性地圖解說明16列*16行像素310及閃爍體210之一邊緣。
在圖2B中，將對應於一個偵測單元305之16列* 16行像素310圖解說明為16列* 16行之矩形，且將閃爍體210之邊緣(邊緣211)圖解說明為一實線圓。另外，在圖2B中，將其上入射有閃爍光之像素圖解說明為黑色矩形。
在閃爍體板200中，閃爍體210與閃爍體210之間的一間距(在圖2B中之邊緣211外側)經組態以具有包含反射劑或此類物之黏合劑。以此方式，在閃爍體210中產生之閃爍光僅入射於面向閃爍體210之成像元件側之剖面(光輸出表面)之像素310(圖解說明於圖2B中之邊緣211內側之像素)上。
此處，面向閃爍體210之光輸出表面之像素310之數目(圖解說明於邊緣211內側之像素之數目)假設為192個像素(大致為256(16 * 16)之四分之三)。在此假設中，自入射於閃爍體210上之輻射(X射線或伽馬射線)中之一個光子產生之閃爍光之強度之量測係對192個像素之一個二進制判定。亦即，當假設閃爍光均勻地入射於192個像素上時，輻射強度之量測係在193個階度中，包含「無輻射入射」(全0)。
此外，如圖2A中所圖解說明，在將閃爍體板200安置至成像元件 110(其中複數個像素連續排列成矩陣形式)之情形中，即使不執行一精確對準亦可能使用該閃爍體板。甚至在閃爍體板200偏離成像元件110之成像表面中之預定位置時，亦可能偵測偏離位置，此乃因來自成像元件110之輸出資料係呈一圓形型樣。另外，甚至在由於閃爍體板200之偏離而出現面向閃爍體板200之邊緣中之閃爍體210之像素310之數目短缺時，亦可能偵測到該短缺以執行校正(舉例而言，藉由根據量測結果之一預測或排除來校正)。
另外，由於閃爍體板200經組態以具有成一束之複數個閃爍體210，因此，自成像元件110輸出之資料具有複數個圓形型樣(如同一圓點花紋之一形狀)。出於此原因，若輻射入射於個別閃爍體210上，甚至在同一圖框中入射於閃爍體板200上，亦可能適當地分別量測。
舉例而言，藉由在量測之前(舉例而言，在製造程序中)將均勻輻射照射於整個閃爍體板200上作為一校準以使得自所有閃爍體210產生該閃爍光而獲得成像元件110之輸出資料。以此方式獲得之輸出資料中之閃爍光之偵測型樣具有使得複數個圓形形狀排成一行之一偵測型樣，其中該等圓形形狀指示複數個閃爍體210相對於像素陣列單元300之一光輸出表面之一位置(偵測單元之位置)。
資料處理單元120基於其中複數個圓形形狀排成一行之輸出資料而產生用於指定按照每一閃爍體(分割區)來接收閃爍光之像素的像素指定資訊，並保持該像素指定資訊。亦即，資料處理單元120基於由輸出資料建構之影像中之圓形形狀之位置來偵測面向閃爍體210中之每一者之像素的位置及成像表面中之閃爍體210中之每一者之位置，以儲存與其相關聯之位置資料。
以此方式，在藉由根據其偵測到閃爍光之像素之位置來量測輻射之程序中，可能識別自哪一閃爍體210產生閃爍光，及對每一閃爍體210所產生之閃爍光進行積分。亦即，藉由分析按照每一閃爍體210 輸出在二進制判定中判定為「1」之信號之像素的存在或不存在，可能以閃爍體210之大小作為一最小解析度來偵測輻射之入射位置。另外，藉由對按照每一閃爍體210輸出在二進制判定中判定為「1」之信號之像素的數目進行計數，可能在其中假設一個輻射(在伽馬射線之情形中為一個光子)入射於閃爍體210上之一情形中偵測每一輻射之輻射之強度。
此外，如圖2B中所圖解說明，在本發明之第一實施例中，闡述其中192個像素310面向一個閃爍體210之剖面之實例。然而，本發明並不限於此。若將覆蓋至少整個剖面之一個像素310排列，則可根據閃爍光之存在或不存在來偵測入射輻射之存在或不存在。亦即，面向閃爍體210之剖面且接收閃爍光之像素之數目係關於自入射輻射產生之閃爍光之光量(光強度)之一量測準確度，該量測準確度隨著像素數目增加而增加。另外，由於閃爍光之光量根據入射於閃爍體上之輻射之能量(X射線或伽馬射線之一個光子)而增加，因此輻射能量解析度隨著像素數目增加而增加。
另外，舉例而言，在其中僅數十個光子作為閃爍體光到達像素陣列處之一情形中，由對192個像素之二進制判定進行之光子計數係高度準確的。然而，若1000個光子到達像素，則其大部分放電(輸出)「1」。出於此原因，量測準確度劣化嚴重。在此一情形中，較佳地，根據每一像素之入射光之量執行一多值判定或一階度判定，而非執行二進制判定以判定至每一像素之入射光之不存在或存在。以此方式，可獲得每一像素之入射光之光子數目。在CMOS感測器型像素310與判定電路400之組合中，可根據情形或用途執行多值判定或階度值。因此，可能在一廣泛範圍之光量中處理閃爍體光發射。另外，可能顯著改良輻射能量之量測之動態範圍。
接下來，將關於圖3A至圖3C來闡述製造閃爍體板200之方法之一 實例。
製造閃爍體板之方法之一實例
圖3A至圖3C係示意性地圖解說明根據本發明之第一實施例來製造閃爍體板200之方法之一實例之圖式。
另外，在圖3A至圖3C中，每一分割區(閃爍體)係細閃爍光纖。將闡述藉由捆束此細閃爍光纖來製造閃爍體板200之一實例。
在圖3A中，圖解說明製造具有閃爍體板(圖2A中之閃爍體板200)中之每一個別閃爍體(圖2A中之閃爍體210)之一直徑之閃爍光纖之一實例。
藉由以下步驟產生閃爍體210：加熱及熔融以延伸具有閃爍特性且能夠被加熱及熔融之一柱狀材料(柱狀材料220)，且然後以一預定厚度切割該經延伸之柱狀材料(閃爍光纖)。
圖3A係圖解說明加熱及熔融以延伸柱狀材料220之端部分之程序之一圖式。圖3A中圖解說明柱狀材料220及用於延伸柱狀材料220之一延伸部分223。另外，在圖3A中，圖解說明藉由延伸柱狀材料220而產生之光纖(閃爍光纖222)及柱狀材料220中之加熱及熔融位置(熔融位置221)。
如圖3A中所圖解說明，藉由加熱及熔融以延伸柱狀材料220，產生具有閃爍體板200中之閃爍體210之一直徑之一長閃爍光纖。
在圖3B中，圖解說明一束長閃爍光纖(圖3A中之閃爍光纖222)(一閃爍光纖束224)。藉由接合複數個閃爍光纖222而呈一束地產生該閃爍光纖束224。此處，將具有低於閃爍體之折射率之一折射率之一材料或其中混合有一光反射材料之一材料用作黏合劑(中介材料)。另外，如該閃爍光纖束224中所圖解說明，亦可考量藉由重複加熱及熔融以延伸此一束來製作一細線。
在圖3C中，圖解說明一束閃爍體板，其中以一意欲閃爍體厚度 (預定厚度)沿一長度方向切割圖3B中所圖解說明之該束長閃爍光纖(圖3B中之一閃爍光纖束224)，且將切割表面拋光以處理成板形狀(閃爍體板225)。可取決於成像元件110之成像表面範圍之面積來多次提供複數個閃爍體板225，且藉由取決於成像元件110之成像表面範圍之面積來提供閃爍體225，形成如圖2A中所圖解說明之閃爍體板200。
此外，閃爍體210可使得直徑及厚度取決於偵測目標(舉例而言，在伽馬攝影機之情形中，厚度係一公分或更大)。根據圖3A至圖3C中所圖解說明之方法，可能以各種直徑或厚度來容易地製造閃爍體210。
另外，在圖3A至圖3C中，在以下假設下來進行闡述：柱狀材料220僅由閃爍體之材料形成。然而，亦可使用具有一兩層結構之一材料，其中一芯部分由閃爍體之材料形成，且一包層部分由一低折射率材料或一光反射材料形成。藉由延伸具有兩層結構之此柱狀材料，可能產生一長閃爍光纖，其縱向方向由低折射率材料或光反射材料覆蓋。由該低折射率材料或光反射材料屏蔽之閃爍光纖具有一高的光侷限效應。另外，在經屏蔽閃爍光纖之情形中，對於用於製作閃爍光纖束之黏合劑而言，可不考量光折射率或光反射率。
另外，在圖3A至圖3C中，在以下假設下來進行闡述：接合閃爍光纖之間的間隔。然而，可能獲得用真空及空氣將光侷限於光纖中之效應。亦即，可設想將閃爍光纖直接接合至成像元件而不將閃爍光纖接合在一起之情形。
以此方式，在閃爍光纖中形成之光路徑之分離可由反射材料或具有低於光路徑媒體之折射率之一折射率的一媒體來執行。另外，舉例而言，甚至在其中將單層閃爍光纖接合在一起之一情形中，若光纖具有一實質上圓形形狀，且焊接表面足夠小以相對於光纖之表面(光路徑之內壁)而被忽略，則可認為光路徑之間的間隔被有效地分離。
接下來，將參照圖4闡述接收在閃爍體210中產生之閃爍光之成像元件110。
成像元件之例示性組態
圖4係圖解說明根據本發明之第一實施例之成像元件110之一基本組態之一實例之一概念圖。
在圖4中，在以下假設下來進行闡述：提供兩個垂直控制電路用於驅動(控制)以便加速讀取。
影像感測元件110包含一像素陣列單元300、一第一垂直驅動電路112、一判定電路400、一暫存器114、一第二垂直驅動電路115及一輸出電路118。此外，用於處理由第二垂直驅動電路115驅動之像素信號之判定電路及暫存器類似於用於處理由第一垂直驅動電路112驅動之像素信號之判定電路(判定電路400)及暫存器(暫存器114)。因此，將不再重複闡述。
像素陣列單元300包含排列為二維矩陣(n * m)之複數個像素(像素310)。另外，在本發明之第一實施例中，假設將具有128列* 128行之像素310排列於像素陣列單元300中。在圖4中所圖解說明之像素陣列單元300中，圖解說明具有128列* 128行之像素310之一部分。排列於像素陣列單元300中之像素(在像素310當中)之一半(定位於圖4中之像素陣列單元300之上半部分中之像素)由來自第一垂直驅動電路112之控制線(控制線330)逐列地接線。另一方面，該等像素之剩餘一半(定位於圖4中之像素陣列單元300之下半部分中之像素)由來自第二垂直驅動電路115之控制線逐列地接線。將參照圖4來闡述像素310之電路組態，此處將不再重複闡述。
此外，將一垂直信號線(垂直信號線341)逐行地接線至像素310。藉由以像素310連接至之每一垂直驅動電路分離之個別線來接線垂直信號線341。連接至像素(控制線330自第一垂直驅動電路112接線至 其)之垂直信號線341連接至面向像素陣列單元300之上部側之判定電路400。另外，連接至像素(控制線330自第二垂直驅動電路115接線至其)之垂直信號線341連接至面向像素陣列單元300之下部側之判定電路400。
第一垂直驅動電路112經由控制線330將信號供應至像素310，且沿一順序垂直方向(行方向)選擇性地逐列掃描像素310。藉由第一垂直驅動電路112逐列地執行選擇性掃描，自像素310逐列地輸出信號。另外，控制線330包含一像素重設線331及一電荷轉移線332。將參照圖4來闡述像素重設線331及電荷轉移線332。此處將不再重複闡述。
另外，第二垂直驅動電路115類似於第一垂直驅動電路112，但待控制之像素310不同，且此處將不再闡述。藉由由第一垂直驅動電路112及第二垂直驅動電路115驅動像素310，實質上同時選擇性地掃描兩列，且可實質上同時執行來自兩列之讀取。
判定電路400基於自像素310供應之信號輸出來判定入射於像素310上之光子之存在或不存在(二進制判定)。判定電路400提供用於每一垂直信號線341。亦即，在面向像素陣列單元300之上部側之位置處，提供128個判定電路400，該等判定電路分別連接至128個垂直信號線，該等垂直信號線又接線至由第一垂直驅動電路112驅動之像素(64列* 128行)。另外，在面向像素陣列單元300之下部側之位置處，提供分別連接至128個垂直信號線341之128個判定電路400，該等垂直信號線341接線至由第二垂直驅動電路115驅動之像素(64列* 128行)。
判定電路400將判定結果供應至連接至判定電路400中之每一者之暫存器114。
暫存器114係針對每一判定電路400提供，且暫時地保留自判定電路400供應之判定結果。暫存器114在正讀取之下一列之像素信號之週期期間(讀取週期)將所保留之判定結果輸出至輸出電路118。此 外，判定電路400係附加至本發明之申請專利範圍中所闡述之一轉換單元之一實例。
輸出電路118將由成像元件110產生之信號輸出至外部電路。
此處，將使用數字值來闡述來自成像元件110之讀取操作。在成像元件110中，順序地且循環地執行來自每一列之讀取。如圖4中所圖解說明，由於同時地執行兩列(兩個系統)中之讀取，因此在64次(週期)讀取之一個回合中完成128個列之讀取。在針對該讀取來轉移累積電荷時重設光電二極體。相應地，讀取與讀取之間的週期係一曝光週期。曝光週期亦係經光電轉換之電荷之一累積週期。
舉例而言，在其中用於執行一列之讀取程序之時間係5微秒之一情形中，每一像素之曝光週期之基本時間單元係320微秒(5微秒* 64個週期)，此係一個讀取回合。另外，在此情形中，在一秒中執行3125個讀取週期(1秒/320微秒(0.00032秒))。亦即，在其中將一單個板閃爍體(參見圖7A)安裝於成像元件上且閃爍光之中心位置(其擴散係大的)變為一個點之一情形中，輻射計數之上限係3125pcs/秒，此與圖框率相同。
此處，將闡述在其中圖2A中所圖解說明之閃爍體板200接觸至成像元件110之一情形中輻射計數之數目。由於圖2A中所圖解說明之閃爍體板200經組態以具有8列*8行(總計64個)閃爍體210，因此可同時地計數64個入射光事件。由於閃爍體板200係320微米角，則在其中圖框率係3125fps之一情形中，每平方毫米之輻射計數之數目上限(C)係如以下公式1。
C=3125 * 64/0.322=1.95 * 106(pcs/秒.mm2)...公式1
如公式1中所指示，經組態以具有圖2A中所圖解說明之閃爍體板200及成像元件110之偵測器可計數一百萬以上輻射/秒.mm2，且可識別出能量。
接下來，將參照圖5闡述像素310之電路組態之一實例。
像素之電路組態之實例
圖5係圖解說明根據本發明之第一實施例之像素310之電路組態之一實例之一示意圖。
像素310藉由執行光電轉換而將係為入射光之光信號轉換為電信號。像素310放大經轉換之電信號以輸出為一像素信號。舉例而言，像素310藉由具有一浮動擴散(FD)層之一FD放大器來放大該電信號。
像素310包含一光電二極體311、一轉移電晶體312、一重設電晶體313及一放大電晶體314。
在像素310中，光電二極體311之一陽極端子接地，一陰極端子連接至轉移電晶體312之源極端子。另外，轉移電晶體312之一閘極端子連接至電荷轉移線332，一汲極端子經由浮動擴散(FD 322)連接至重設電晶體313之一源極端子及放大電晶體314之一閘極端子。此處，FD 322累積經光電轉換之電荷，且產生具有對應於所累積電荷之量之一信號電壓之一電信號。此外，FD 322係附加至本發明之申請專利範圍中所闡述之一電荷累積單元之一實例。
另外，重設電晶體313之一閘極端子連接至像素重設線331，一汲極端子連接至一電力線323及放大電晶體314之一汲極端子。另外，放大電晶體314之一源極端子連接至垂直信號線341。
光電二極體311係一光電轉換器件，其取決於光之強度而產生電荷。在光電二極體311中，藉由入射於光電二極體311上之光子來產生成對之電子與電洞，且累積所產生之電子。另外，將低於崩潰電壓之偏壓電壓施加至光電二極體311，且然後光電二極體311在無一內部增益之情況下輸出經光電轉換之電荷。
轉移電晶體312根據來自垂直驅動電路(第一垂直驅動電路112或第二垂直驅動電路115)之信號(轉移脈衝)將在光電二極體311中產生之 電子轉移至FD 322。舉例而言，當將信號(脈衝)自電荷轉移線332供應至轉移電晶體312之閘極端子時，轉移電晶體312係在一導電狀態下。然後，將在光電二極體311中產生之電子轉移至FD 322。
重設電晶體313根據自垂直驅動電路供應之信號(重設脈衝)來重設FD 322之電位。當經由像素重設線331將重設脈衝供應至閘極端子時，重設電晶體313係在一導電狀態下。然後，電流自FD 322流動通過電力線323。結果，在浮動擴散(FD 322)中累積之電子被拉動至電源，浮動擴散得以重設(在下文中，此時的電位稱為重設電位)。此外，在其中重設光電二極體311之一情形中，轉移電晶體312及重設電晶體313同時變為導電狀態。結果，在光電二極體311中累積之電子被拉動至電源，光電二極體被重設至其中不入射任何光子之狀態(暗狀態)。此外，穿過電力線323(電源)之電位流動係用於重設之一電源或源極隨耦器，且(舉例而言)係以3V供應。
放大電晶體314放大浮動擴散(FD 322)之電位，且將對應於該經放大電位之信號(輸出信號)輸出至垂直信號線341。在其中浮動擴散(FD 322)之電位係在重設狀態下(重設電位之一情形)之一情形中，放大電晶體314將對應於重設電位(在下文中，稱為重設信號)之輸出信號輸出至垂直信號線341。另外，在其中將由光電二極體311累積之電子轉移至FD 322之一情形中，放大電晶體314將對應於經轉移電子之量的輸出信號(在下文中，稱為累積信號)輸出至垂直信號線341。此外，如圖4中所圖解說明，在其中垂直信號線341由複數個像素共用之一情形中，可針對放大電晶體314與垂直信號線341之間的每一像素***一選擇電晶體。
此外，圖5中所圖解說明之像素之基本電路或操作機制類似於一普通像素，但可考量各種其他變化。然而，在本發明中採用之像素經設計以使得轉換效率與相關技術中之像素相比顯著較高。為此，該像 素經設計以使得組態源極隨耦器(放大電晶體314)之放大器之閘極端子之寄生電容(FD 322之寄生電容)被有效地減小至極限。舉例而言，此設計可藉由用以設計一佈局之一方法或其中將源極隨耦器之輸出反饋至像素中之電路之一方法來執行(舉例而言，參見日本未經審查之專利申請公開案第5-63468號及日本未經審查之專利申請公開案第2011-119441號)。
該設計可經設計以使得：儘管藉由如此減小寄生電容而使FD 322中累積之電子數目係小的，但可將足夠大的輸出信號輸出至垂直信號線341。輸出信號之量值可充分地大於放大電晶體314之一隨機雜訊。若當在FD 322中累積一個光子時輸出信號充分地大於放大電晶體314之隨機雜訊，則將來自該像素之信號量化，且可能偵測像素之累積光子之數目作為一數位信號。
舉例而言，在其中放大電晶體314之隨機雜訊係大致50微伏至100微伏，且將輸出信號之轉換效率升高至大致600微伏/e-之一情形中，由於輸出信號充分地大於隨機雜訊，因此原則上可偵測到一個光子。
此外，若執行在單位曝光週期期間入射光子之存在或不存在之二進制判定，且其結果係數位輸出，則可能在放大電晶體314輸出該輸出信號之後使得雜訊實質上為零。舉例而言，在其中對具有128列*128行之像素陣列執行二進制判定之一情形中，可能執行多達16384個光子(128*128)之光子計數。
此外，在圖5中，闡述其中可藉由設計像素以使得將寄生電容有效減小至極限來偵測一個光子之一實例。然而，本發明實施例並不限於此。另外，該實施例亦可藉由放大藉由光電轉換而獲得之電子的像素而在該像素中實施。舉例而言，可考量其中在像素中之光電二極體與放大電晶體之閘極端子之間嵌入有多級之CCD倍增轉移器件之一像 素(舉例而言，參見日本未經審查之專利申請公開案第2008-35015號)。在此像素中，在像素內將經光電轉換之電子倍增10倍。以此方式，亦可藉由使像素內之電子倍增來偵測一個光子，且可能使用其中排列有此等像素之一成像元件作為成像元件110。
接下來，將參照圖6A及圖6B來闡述基於自像素310供應之輸出信號來判定入射至像素310之光子之存在或不存在之判定電路400。
判定電路之功能結構之實例
圖6A及圖6B係圖解說明根據本發明之第一實施例之判定電路400之一功能組態之一實例及判定電路400之一操作之一實例之概念圖。
在圖6A中，將一類比相關雙重取樣(ACDS)單元410、一數位CDS(DCDS)單元420及一個二進制判定單元430圖解說明為判定電路400之功能組態。
另外，在圖6A中，將連接至判定電路400之垂直信號線341、連接至垂直信號線341之像素310之一部分及像素陣列單元300與判定電路400之功能組態一起圖解說明。
ACDS單元410藉由類比CDS執行一偏移移除，且包含一切換器412、一電容器413及一比較器411。
切換器412係將垂直信號線341連接至任一輸入端子之一切換器，該輸入端子將參考電壓輸入至比較器411，或其輸入該信號以與比較器411相比較。在其中取樣及保持像素310之重設信號之一情形中，切換器412將垂直信號線341連接至輸入參考電壓之輸入端子(電容器413連接至之左端子)。另外，在其中比較器411輸出類比CDS之結果之一情形中，切換器412將垂直信號線341連接至輸入待比較之信號之輸入端子(其中不存在電容器之右端子)。
電容器413係用以取樣及保持像素310之重設信號之一保留電容器。
比較器411輸出經取樣及保持之信號與待比較之信號之間的差異。亦即，比較器411輸出經取樣及保持之重設信號與自垂直信號線341供應之信號(累積信號或重設信號)之間的差異。亦即，比較器411輸出其中移除像素310中所產生之雜訊(諸如一kTC雜訊)之信號。舉例而言，比較器411由具有一增益1之一運算放大器實現。比較器411將差信號供應至DCDS單元420。此處，重設信號與重設信號之間的差信號稱為「無信號」，且重設信號與累積信號之間的差信號稱為「淨累積信號」。
DCDS單元420藉由數位CDS來執行雜訊移除，且包含一類比數位(AD)轉換器421、一暫存器422、一切換器423及一減法器424。
AD轉換器421AD轉換自比較器411供應之信號。
切換器423係切換在AD轉換之後由AD轉換器421產生之信號之供應目的地之一切換器。在其中AD轉換器421輸出AD轉換之結果(數位無信號)「無信號」之一情形中，切換器423將此「無信號」供應至暫存器422以便鎖存(保持)至暫存器422。相應地，將來自比較器411及AD轉換器421之偏移值保持於暫存器422中。另外，在其中AD轉換器421輸出AD轉換之結果(數位淨累積信號)「淨累積信號」之一情形中，切換器423將此信號供應至減法器424。
暫存器422保持「無信號」之AD轉換之結果。暫存器422將「無信號」之AD轉換之所保持結果(數位「無信號」)供應至減法器424。
減法器424自數位「淨累積信號」之值減去數位「無信號」之值。減法器424將減法結果(淨數位值)供應至二進制判定單元430。
二進制判定單元430執行二進制判定(數位判定)。二進制判定單元430藉由比較減法器424之輸出(淨數位值)與參考信號(REF)來執行入射至像素310之光子之存在或不存在之二進制判定，且輸出該判定之結果(圖6A及圖6B中之「BINOUT」)。
此處，將參照圖6B闡述在一個像素310中之入射光子之存在或不存在之二進制判定之情形中判定電路400之操作。
在圖6B中，圖解說明指示判定電路400之操作之一實例之一流程圖。此處，指示圖6B中所圖解說明之流程圖中之每一程序之圖框對應於圍繞圖6A中所圖解說明之每一組態之每一圖框。亦即，由具有一雙線之一圖框指示之程序圖解說明像素310之程序，由具有一長虛線之一圖框指示之程序圖解說明ACDS單元410之程序，由具有一短虛線之一圖框指示之程序圖解說明DCDS單元420之程序，且由具有一粗實線之一圖框指示之程序圖解說明二進制判定單元430之程序。另外，為便於說明，並未圖解說明藉由ACDS單元410之ACDS處理，且其將與DCDS單元420之AD轉換程序一起闡述。
首先，在選定列中之像素(像素310)中，重設放大電晶體314之閘極端子之電位(FD 322之電位)，且將重設信號輸出至垂直信號線341(步驟441)。
隨後，由ACDS單元410中之電容器413取樣及保持自像素310輸出之重設信號(步驟442)。然後，由DCDS單元420中之AD轉換器421來AD轉換經取樣及保持之重設信號與自像素310輸出之重設信號之間的差信號(「無信號」)(步驟443)。另外，在經AD轉換之「無信號」中，包含由比較器411及AD轉換器421產生之雜訊，以數位方式偵測用以偏移此雜訊之一值。然後，將AD轉換之結果「無信號」保持於暫存器422中作為偏移值(步驟444)。
隨後，在像素310中，將累積於光電二極體311中之電子轉移至FD 322，自像素310輸出累積信號(步驟445)。然後，由DCDS單元420中之AD轉換器421來AD轉換經取樣及保持之重設信號與自像素310輸出之累積信號之間的差信號(淨累積信號)(步驟446)。另外，在此AD轉換之結果中，包含由AD轉換器421及比較器411產生之雜訊。
因此，藉由減法器424，輸出其中自AD轉換結果「淨累積信號」(第二次轉換)之值減去保持於暫存器422中之AD轉換結果「無信號」(第一次轉換)之值的值(步驟447)。以此方式，消除由比較器411及AD轉換器421致使的雜訊(偏移分量)，且輸出僅自像素310輸出之累積信號之數位值(淨數位值)。
然後，由二進制判定單元430比較自減法器424輸出之淨數位值與參考信號(REF)(步驟448)。將參考信號(REF)設定至一值，該值接近於在不存在入射光子時自像素310輸出之信號之數位值(無信號)與當存在入射光子時自像素310輸出之信號之數位值(無信號)之間的中間值(舉例而言，「0」與「100」之間的中間值「50」係參考信號)。在其中自減法器424輸出之數位值(僅自像素310輸出之累積信號之數位值)之值超出參考信號(REF)之值之一情形中，將一值「1」之信號(BINOUT)輸出為「存在入射光子」。另一方面，在其中自減法器424輸出之數位值之值並不超出參考信號(REF)之值之一情形中，輸出一值「0」之信號(BINOUT)，此意味著「無光子入射」。亦即，自成像元件110，輸出入射光子之存在或不存在作為二進制判定之結果之數位值(0或1)。
另外，在圖6A及圖6B中，在以下兩個值判定(二進制判定)之假設下來進行闡述：諸如「存在入射光子」及「不存在入射光子」。然而，可藉由製備複數個系統之參考信號(REF)來執行具有兩個或兩個以上值之一判定。舉例而言，為製備參考信號(REF)之兩個系統，將一個系統中之參考信號設定為在光子數目為「0」時之數位值與在光子數目為「1」時之數位值之間的中間值。另外，將另一系統中之參考信號設定為在光子數目為「1」時之數位值與在光子數目為「2」時之數位值之間的中間值。以此方式，可執行其中光子數目為「0」、「1」及「2」之三個判定，且可改良成像之動態範圍。另外，在此多 值判定中，由於因按照每一像素之轉換效率之變化所致的影響增加，因此以高於二值判定中之準確度之一準確度來執行該製造係必要的。然而，其類似於二進制判定之情形，該二進制判定在將自像素產生之信號視為一數位輸出之點處根據自像素產生之信號僅判定入射光子之存在或不存在(0或1)。
以此方式，在成像元件110中，由於在判定電路400中將自像素310輸出之信號判定為一數位值，因此與相關領域中使用視為一類比輸出(假設資料具有10位元、1024個階度)之信號之成像元件相比，可幾乎完全消除由於傳輸期間之雜訊所致的影響。
接下來，將參照圖7A及圖7B闡述閃爍體板200之效應，該等圖比較性地圖解說明在本發明之第一實施例中之包含閃爍體板200之輻射偵測器件及包含另一閃爍體板之另一輻射偵測器件。
效應之實例
圖7A及圖7B係示意性地圖解說明根據本發明之第一實施例之輻射偵測器件10之一實例及根據相關領域包含未被分割之一閃爍體板之一輻射偵測器件之一實例的圖式。
此處，作為一實例，將採用單光子發射電腦斷層掃描攝影術(SPECT)裝置中之一伽馬射線偵測器來進行闡述，該伽馬射線偵測器用於藉由在人體中引入少量伽馬射線源(諸如鍀)而自所輻射伽馬射線之位置資訊獲得伽馬射線源之一生物分佈。另外，使用在(舉例而言)日本未經審查之專利申請公開案第2006-242958號及日本未經審查之專利申請公開案(PCT申請案之翻譯版本)第2006-508344號中所闡述之SPECT裝置之基本結構及信號處理程序，且由於本發明係關於伽馬射線偵測器而將不再詳細闡述。
在圖7A中，圖解說明相關領域中之一輻射偵測器件之一實例，該輻射偵測器件包含未經分割之一閃爍體板及一光電倍增管。為偵測 伽馬射線，在相關領域中使用其中組合有未經分割之單板閃爍體(如圖7A中所圖解說明)及光電倍增管之一器件。
在圖7A中，作為相關領域中之偵測併入至人體(人體180)中之伽馬射線源(伽馬射線源181)之輻射偵測器件之一組態，圖解說明一準直儀191、閃爍體190、光電倍增器193、轉換單元194及資料處理單元195。
準直儀191僅通過垂直地入射於閃爍體190之伽馬射線入射表面上之伽馬射線，且阻塞以一傾斜方向入射之伽馬射線。舉例而言，準直儀191由其上敞開大量小洞之一鉛板形成。
閃爍體190係不同於本發明之第一實施例中之經精細切開的閃爍體(閃爍體板200)之一單板閃爍體。
光電倍增器193使用一電子突崩來放大藉由光電轉換而產生之電子，且將該放大之結果輸出為一類比脈衝。光電倍增器193使用高電壓以加速電子，從而放大該等電子。光電倍增管193將所產生之類比脈衝(一類比信號)供應至轉換單元194。另外，在SPECT裝置中，將數十個光電倍增管193安置成行。在圖7A中示意性地圖解說明三個光電倍增管193。
轉換單元194將自光電倍增管193供應之類比脈衝轉換為數位，且按照每一取樣間隔輸出一數位值。按照每一光電倍增管193來提供轉換單元194。轉換單元194將數位值供應至資料處理單元195。
另外，資料處理單元195將偵測目標分析為類似於圖1中所圖解說明之資料處理單元120。另外，由於閃爍體190係一單板閃爍體，因此資料處理單元195自藉由擴散而延展之閃爍光之偵測結果找出一中心位置，且將此中心位置設定為輻射之一入射位置。
以此方式，在相關領域中之輻射偵測器件中，主要使用包含光電倍增管之器件。另外，亦可使用一特定半導體，諸如碲化鎘 (CdTe)。然而，由於此等偵測器件中之任一者皆係極為昂貴的，因此若偵測器經組態以在一行中包含複數個彼等器件，則僅偵測器即花費高成本。此外，由於彼等偵測器之輸出係一類比脈衝，因此使用一外部裝置用於以一高速率分析(量測、分析、計數脈衝之數目及諸如此類)輸出脈衝高度。舉例而言，在圖7A之一情形中，使用與光電倍增管193之數目同樣多個轉換單元194。另外，一嚴格的電路雜訊量測亦係必要的。出於此原因，若使用複數個偵測器件(諸如相關領域中使用之光電倍增管或碲化鎘)來組態該偵測器，則外部裝置之大小變大。因此，一輻射成像器件變大且變昂貴。
在下文中，將闡述由相關領域中之輻射偵測器件使用自伽馬射線源181輻射之伽馬射線進行的偵測。在圖7A中，在所輻射伽馬射線當中，圖解說明指示未受一散射射線(主要為伽馬射線)影響之伽馬射線至閃爍體190之一跡線之一箭頭182，及指示受到一散射射線(散射之伽馬射線)影響之伽馬射線至閃爍體190之一跡線之一箭頭183。另外，以一實線箭頭圖解說明由基本伽馬射線產生之至光電倍增管193之閃爍光之一跡線，其中箭頭182之箭尾作為一基點。
由輻射偵測器件偵測之基本伽馬射線係自伽馬射線源181輻射(如箭頭182中所圖解說明)，且在完全不抑制強度之情況下入射於閃爍體190上。出於此原因，由基本伽馬射線產生之閃爍光具有反射基本伽馬射線之能量之一光量。
另一方面，由輻射偵測器件偵測到的散射伽馬射線係在來自伽馬射線源181之輻射之後與電子碰撞以散射(康普頓散射(Compton scattering))，且垂直地入射於閃爍體190上(如箭頭183中所圖解說明)之伽馬射線。該散射之伽馬射線係變為其中丟失原始位置資訊之一雜訊之資訊。因此，其能量低於基本伽馬射線之能量。另外，輻射偵測器件不僅偵測基本伽馬射線及散射之伽馬射線，且亦偵測一雜訊，諸 如自其偵測到不尋常的高能量之宇宙射線。
以此方式，由於偵測到雜訊伽馬射線及期望伽馬射線兩者，因此SPECT裝置藉由一能量區分來執行雜訊信號以及所偵測信號當中的基本伽馬射線之信號的濾波。
此處，將闡述在提供單板閃爍體時閃爍光之路徑。如圖7A中所圖解說明，由於閃爍體190係一單板，因此藉由輻射產生之閃爍光在閃爍體190中擴散且到達成像表面(光電倍增管193之一光接收表面)。在圖7A中，以一實線箭頭圖解說明由基本伽馬射線(箭頭182)產生之閃爍光，以箭頭182之箭頭部附近作為一開始點。
以此方式，在其中閃爍體190係未被分割之一單板之一情形中，由複數個光電倍增管193同時地偵測到閃爍光。另外，在其中光電倍增管193係一位置偵測型光電倍增管之一情形中，由複數個陽極同時地偵測該閃爍光。資料處理單元195根據光電倍增管193之輸出總和來指定伽馬射線之能量的量。藉由如此指定能量的量來執行基本伽馬射線與散射伽馬射線之能量區分。另外，資料處理單元195藉由光電倍增管193之輸出之中心位置來指定伽馬射線之一入射位置。以此方式，藉由累積基本伽馬射線之偵測結果，識別人體中之伽馬射線源之分佈。
另外，由於閃爍體190係具有一單板之一閃爍體，因此閃爍光經散射且入射於複數個光電倍增管193上。出於此原因，在其中複數個輻射入射於閃爍體板200之附近位置上時，其上入射有該閃爍光之像素範圍重疊，難以正確地對按照每一輻射閃爍光之偵測結果進行積分。亦即，難以識別是入射具有強能量之一個(一個光子之)輻射(伽馬射線)還是入射具有弱能量之複數個輻射。
在圖7B中，將輻射偵測器件10圖解說明為偵測併入至人體(人體180)中之伽馬射線源(伽馬射線源181)之一輻射偵測器件之一組態。另 外，此處將不再闡述輻射偵測器件10，此乃因該器件類似於圖1中所圖解說明之彼器件，但添加自閃爍體板200之每一閃爍體之邊緣位置垂直地延伸至伽馬射線之入射表面之準直儀101。
此處，將闡述由基本伽馬射線產生之閃爍光(箭頭182)(以箭頭182之箭頭部附近作為一開始點之實線箭頭)。
如圖7B中所闡述，藉由入射於閃爍體板200上之輻射所產生之閃爍光到達成像表面(成像元件110之光接收表面)，其中擴散至僅其上入射有輻射之一分割區(閃爍體210)之直徑之程度。以此方式，在閃爍體板200中，閃爍光之擴散程度小於圖7A中所圖解說明之單板閃爍體(閃爍體190)之彼散射程度。亦即，該閃爍光擴散至僅分割區之直徑之程度。
出於此原因，藉由提前準備用於指定面向閃爍體之剖面之像素之資訊，可能根據成像元件110之輸出資料來對按照每一閃爍體之閃爍光之偵測結果進行積分。亦即，可使用閃爍體之剖面作為輻射入射區域之一單位(空間解析度之一單位)按照每一入射輻射來對閃爍光之偵測結果進行積分，可能按照每一輻射來執行光子計數。
以此方式，由於可藉由使用經分割閃爍體執行輻射之光子計數來按照每一輻射(按照每一分割區)分離閃爍光之偵測結果，因此可能改良輻射計數之準確度。另外，由於可按照每一輻射(按照每一分割區)來對閃爍光之偵測結果進行積分，因此亦可能改良按照每一輻射之能量計算之準確度。另外，取決於分割程度，可能按照一個圖框來增加可計數輻射之數目(計數數目)。
亦即，可能藉由使用經分割閃爍體執行輻射之光子計數來改良輻射之光子計數之一偵測解析度。
此外，在閃爍體板200中，可按照每一分割區(閃爍體)提前獲得其上入射有閃爍光之像素區域。該閃爍光擴散至僅分割區之直徑之程 度，且閃爍光之密度係高的。相應地，甚至藉由透過一濾除讀取來驅動成像元件110，亦可能以高準確度來偵測輻射。另外，當執行濾除讀取時，減小將讀取其信號之像素之線數目(列數目)，增加成像元件中逐列地讀取之曝光頻率。當增加曝光頻率時，增加每一單位時間之偵測次數且增加時間解析度。
接下來，將參照圖8A及圖8B來闡述閃爍體板200中之時間解析度之效應。
圖8A及圖8B係示意性地圖解說明在其中提供根據本發明之第一實施例之閃爍體板200之一情形中之濾除讀取及在其中提供其他閃爍體板(圖7A中之閃爍體190)之一情形中之濾除讀取之圖式。
在圖8A中，圖解說明用於闡釋在其中安置有其他閃爍體板(圖7A中之閃爍體190)之成像元件中閃爍光之入射位置之範圍與濾除讀取之間的關係之一圖式。另外，在圖8B中，圖解說明用於闡釋在其中安置有根據本發明之第一實施例之閃爍體板200之成像元件(成像元件110)中閃爍光之輸出表面之邊緣(閃爍光之入射範圍)與濾除讀取之間的關係之一圖式。
另外，在圖8A及圖8B中，將48列*48行像素圖解說明為成像元件中之像素。另外，在圖8A及圖8B中，以虛線矩形圖解說明在濾除讀取中經受濾除讀取之像素，且以中空矩形圖解說明未經受濾除讀取之像素。
在圖8A中，假設成像元件包含閃爍體190，將其中交替地讀取經受濾除讀取之一列像素及未經受濾除讀取之3列像素之濾除讀取之一實例圖解說明為濾除讀取之一實例。另外，在圖8A中，藉由以一虛線指示之一圓形區域(區域R1及區域R2)來圖解說明藉由輻射產生之閃爍光之一入射範圍。另外，在圖8A中，在入射兩個輻射之假設下藉由兩個區域(區域R1及區域R2)來圖解說明閃爍光之兩個入射範圍。另 外，在圖8A中，假設閃爍光之兩個入射範圍之一部分重疊。
在圖8B中，圖解說明用於闡釋3列* 3行(九個)閃爍體210之邊緣(邊緣211)與濾除讀取之間的關係之一圖式。另外，圖8B圖解說明其中用於驅動閃爍體210之中心附近之像素之四個列係將讀取之列之一實例。
此處，將闡述關於閃爍體板200之時間解析度之效應。首先，將闡述在其中提供圖8A中所圖解說明之單板閃爍體(圖7A中之閃爍體190)之一情形中之時間解析度。
在圖8A中之實例中，由於不存在限制閃爍光之擴散之任何物件，因此接收閃爍光之像素範圍(區域R1及區域R2)係寬廣的。當如此地寬廣擴散閃爍光時，增加其中接收由以同一時序入射於接近位置上之輻射所產生之閃爍光之像素範圍重疊的可能性。另外，當在寬廣地擴散閃爍光之狀態下執行濾除讀取時，接收閃爍光之像素數目減小，重力中心之計算及輻射能量之計算的準確度減小。特定而言，當在其中所產生閃爍光之數目係小的(輻射能量係小的)之一情形中寬廣地擴散閃爍光時，難以改良重力中心之計算及輻射能量之計算的準確度。
同樣，在其中如圖8A中所圖解說明寬廣地擴散閃爍光之單板閃爍體(圖7A中之閃爍體190)中，達成濾除多個列及以高準確度偵測輻射兩者係困難的。亦即，在其中在成像元件中提供單板閃爍體(圖7A中之閃爍體190)之一情形中(其中像素排列為矩陣形式)，難以改良輻射偵測中之時間解析度。
相比而言，當如圖8B中所圖解說明來分割閃爍體時，閃爍光之擴散限於分割區內(在閃爍體210內)，且接收閃爍光之像素區域係面向閃爍體210之光輸出表面之像素之區域。此外，甚至在輻射以相同時序入射於接近位置上時，只要輻射係入射於彼此不同的閃爍體210上，接收閃爍光之像素區域即不重疊，且可容易地識別。
另外，若分割該閃爍體，則在執行該濾除讀取時，可能使得將關於入射於一個分割區(閃爍體210)上之輻射所產生之閃爍光讀取之像素數目按照每一閃爍體210係相同的。另外，由於並未寬廣地擴散閃爍光，因此甚至增加被濾除列之數目，亦增加偵測到閃爍光之可能性。亦即，在經分割閃爍體中，與單板閃爍體之情形相比，甚至增加被濾除列之數目，亦可能以較高準確度執行重力中心之計算及輻射能量之計算。
以此方式，在經分割閃爍體(閃爍體板200)中，達成濾除多個列及以高準確度來偵測輻射兩者可係可能的。亦即，在閃爍體板200中，可能容易地改良時間解析度。
另外，由於其中使用光電二極體(惟除APD)替代由APD製成之矽PMT之CMOS感測器(成像元件110)用於光偵測單元，因此可能使輻射偵測單元305微小型化。然而，由於CMOS感測器中之像素之輸出信號係極其弱的，因此需要判定電路400係晶片上分離，此使用參考信號REF使信號數位化，且其花費時間來執行信號判定。然而，藉由使光偵測感測器小型化，且最後藉由使每一偵測單元305微小型化，顯著減少至每一偵測單元305之輻射入射頻率。舉例而言，甚至在其中入射每一秒1百萬/mm2之輻射之一情形中，若閃爍體針對每一50微米角經分割，且偵測單元305根據此而細分，則每一偵測單元上之入射輻射之數目係大致1/400，其係大致每秒2500個輻射。在閃爍體之分割壁上，藉由使用一反射材料或一低折射材料將一光發射脈衝限制至該單元中，且若針對每一單元偵測到發射脈衝，則每一單元之時間解析度之需要減少至1/400，且則不再需要擔心閃爍體之堆積或發送脈衝之形狀。偵測單元以小於5V之低電壓操作，因此，常溫下之暗電流係小的。因此，孔徑比或量子良率係高的。特定而言，在需要時間解析度及空間解析度之一嚴格規格之X射線透射成像裝置及CT裝置 中，使用CMOS感測器之小型化之一優勢係顯著的，在此情形中，期望閃爍體之每一分割區之區小於200微米角，且進一下期望係100微米角。
以此方式，根據本發明之第一實施例，藉由使用經分割閃爍體來執行輻射之光子計數，可能改良輻射之光子計數之準確度。
2. 第二實施例
在圖1至圖8B中所圖解說明之本發明之第一實施例中，在以下假設下來進行闡述：排列於像素陣列單元中之所有像素皆能夠接收光。此外，關於閃爍體板之每一分割區(閃爍體)與像素之間的關係，可考量各種各樣的實例。
此處，在圖9至圖11中，將闡述閃爍體板之每一分割區(閃爍體)與像素之間的關係，其中將與圖1至圖8B中所圖解說明之本發明之第一實施例中所闡述之彼等的差異作為本發明之第二至第五實施例。
排列該等像素以使得僅與該閃爍體之剖面接觸之像素可接收光之實例
圖9係示意性地圖解說明根據本發明之第二實施例之一像素陣列單元(其中像素經排列以使得僅與閃爍體之剖面接觸之像素可接收光之一像素陣列單元)之一圖式。
在圖9中，圖解說明提供於成像元件(成像元件110)上而非圖4中之像素陣列單元300之一像素陣列單元(像素陣列單元510)。此外，在本發明之第二實施例中，假設由閃爍光纖實現之每一閃爍體之直徑係大致40微米，且閃爍體板經組態以具有8列*8行閃爍體。另外，假設像素之大小係2.5微米角。
在像素陣列單元510中，將其中為2.5微米角之像素(像素513)經組態以排列為10列* 10行(偵測單元512)之一區域安置成匹配8列* 8行之閃爍體之一節距。亦即，在像素陣列單元510中，以大致40微米之節距安置8列* 8行偵測單元512。另外，在圖9中，將安置於像素陣列單 元510中之偵測單元512之一部分(2列*2行)與指示安裝於像素陣列單元510上之閃爍體之邊緣之虛線圓(邊緣511)一起圖解說明。
在像素陣列單元510中，僅驅動排列於偵測單元512中之像素。亦即，不驅動及讀取排列於偵測單元512外部之區域中之像素。舉例而言，在偵測單元512外部之此區域(圖9中之區域514)中，排列有假像素，該等假像素之浮動擴散電位通常為一重設電位。此外，由於並不在區域514中使用該等像素，因此可阻塞該等像素。
此處，將闡述包含像素陣列單元510之成像元件110之效能。當將閃爍體板安裝(連接)於成像元件110上時，對準以使得偵測單元512之中心與閃爍體之剖面(光輸出表面)之中心(邊緣511之內側之中心)實質上匹配係必要的。儘管已進行此一努力，但由於在驅動成像元件110時並未驅動排列於被浪費區域中之像素，因此可能增加圖框率。亦即，可能藉由避免不必要的驅動來改良時間解析度。另外，如圖9中所圖解說明，藉由將像素排列於小於閃爍體之光輸出表面之區上，僅其上入射有閃爍光之像素可經受驅動，因此可能改良時間解析度。
舉例而言，類似於圖4，在其中藉由兩個垂直驅動電路來驅動像素之一情形中，沿列方向之由該等垂直驅動電路中之每一者驅動之偵測單元512之數目為四。亦即，由該等垂直驅動電路中之每一者驅動之像素之列數為40列(四*10列)。亦即，在其中花費五微秒來讀取一列之一情形中，讀取一個回合之時間(針對一個圖框之時間)係200微秒(五微秒*40列)，圖框率係5000fps(一秒/200微秒)。另外，由於8列* 8行閃爍體為320微秒角，因此此處每平方毫米之輻射計數之數目上限(C2)係如以下公式2。
C2=5000 * 64/0.322=3.12 *106(pcs/秒.mm2)...公式2
如在比較上文所闡述之公式2與圖4中所圖解說明之公式1時可看出，藉由組態像素陣列單元以使得僅面向閃爍體之剖面之像素可被驅 動，可能增加輻射計數之數目(計數能力)。亦即，根據本發明之第二實施例，可能改良輻射之光子計數之偵測解析度。
此處，假設藉由兩個垂直驅動電路進行驅動(控制)之情形來進行闡述。然而，可認為可按照每一偵測單元512在偵測單元512(區域514)之剩餘區域外側中提供垂直驅動電路及判定電路。於此情形中，由每一垂直驅動電路驅動之像素列之數目係十列，用以讀取一個回合之時間(用於一個圖框之時間)係50微秒(五微秒*十列)，圖框率係20000fps(一秒/50微秒)。於此情形中，每平方毫米之輻射計數之數目上限(C3)係如以下公式3。
C3=20000 * 64/0.322=1.25 *107(pcs/秒.mm2)...公式3
如在比較上文所闡述之公式3與公式2時可看出，若按照每一偵測單元512來提供垂直驅動電路，則可能增加輻射計數之數目。
在圖9中，闡述藉由以下方法來改良時間解析度之一實例：排列可僅接收面向閃爍體之剖面之區域中之光的像素，及減少經受驅動之像素之列數。然而，亦可藉由使得一個像素之大小係大的來改良時間解析度。接下來，將參照圖10闡述排列具有一寬廣的光接收表面之像素之一實例作為本發明之第三實施例。
3. 第三實施例 [排列具有類似於閃爍體之剖面面積之大小的像素之一實例]
圖10係示意性地圖解說明根據本發明之第三實施例之一像素陣列單元(其中排列有具有類似於閃爍體之剖面面積之大小的像素之一像素陣列單元)之一圖式。
在圖10中，圖解說明其中提供成像元件(成像元件110)替代圖4中之像素陣列單元300之一像素陣列單元(像素陣列單元520)。另外，像素陣列單元520係對圖9中所圖解說明之像素陣列單元510之一修改實例。差異在於，提供包含具有類似於圖9中之偵測單元512之大小之光 電二極體之像素(像素522)替代偵測單元512。因此，在圖10中，將以與圖9中之編號相同的編號提及相同組態，且將不再重複闡述。
舉例而言，圖10中所圖解說明之像素522係包含具有大致25微米角之一單個光電二極體之一像素。像素522係其中累積有一定數目個電子之一類比累積像素，且可由一單個像素自其獲得一輸出階度。另外，將像素522之浮動擴散及重設電晶體安置於圖9中所圖解說明之區域514中。出於此原因，在圖10中，在毗鄰於像素522之區域514中之矩形(附加電路523)中示意性地圖解說明彼等電路(在圖10中稱為附加電路)。
在像素陣列單元520中，將像素522作為8列*8行閃爍體配置於同一節距(大致40微米)之一陣列中。另外，用以轉換像素之輸出信號之電路(AD轉換電路)可經安置以關於配置成一陣列之像素522逐列地由複數個像素共用，或可按照每一像素522來提供。另外，在其中按照每一像素522來提供AD轉換電路之一情形中，可能實質上同時地開始及結束所有像素之曝光(累積)。
另外，如圖10中所圖解說明，在其中使用類比累積像素作為像素，關於一個閃爍體提供一個像素522之一情形中，一個光子二極體累積一定數目個電子且將具有對應於該累積之電位之信號供應至AD轉換電路係必要的。亦即，將類比信號供應至AD轉換電路係必要的。另外，自載於類比信號上之此一放大器雜訊及AD轉換器之量化雜訊之一觀點考量，當使用類比累積像素時，使分配至一個閃爍體之像素數目儘可能地小係合意的。亦即，自雜訊之觀點而言，其中關於一個偵測單元提供一個像素之情形可係最佳的。
然而，隨著像素數目減少，像素之光電二極體之面積增加。當光電二極體之面積增加時，難以將累積之電荷轉移至浮動擴散。因此，使得適當地轉移電荷係必要的。
此處，將假設具有一弱能量之一X射線(軟X射線)入射於閃爍體上來進行闡述。由於軟X射線中之一個光子所產生之閃爍光之光子數目係大致一百，因此自閃爍體入射於25微米角之像素上之光子的數目係數十個。亦即，為了正確地量測光強度，快速轉移累積於25微米角之光電二極體中之數十個電子且以一高轉換效率轉換為電壓以傳輸至AD轉換器係必要的。另外，在圖5中所圖解說明之電路組態之一情形中，可設想藉由增加轉移電晶體312之端子寬度來促進轉移。然而，於彼情形中，浮動擴散(FD 322)之寄生電容變得極高，且放大電晶體314之轉換效率減小。另外，當藉由增加端子寬度來增加FD 322之擴散層部分時，可存在由於接面洩漏所致的一暗電流之問題。
因此，為了適當地轉移累積於25微米角之光電二極體中之數十個電子，可設想提供用於僅藉由一埋入擴散層或一電荷耦合器件(CCD)來在轉移電晶體312與FD 322之間進行轉移之一中間節點。另外，提供僅用於轉移之中間節點以使得最佳化佈局形狀及雜質分佈，以便調解以一寬的寬度自轉移電晶體312轉移至極小的FD 322之電荷。
在圖10中，闡述藉由在一個偵測單元中排列一個大的類比像素來改良輻射之光子計數中之偵測解析度之一實例。然而，可能藉由組態來自複數個類比像素之每一偵測單元且按照每一偵測單元之單元對來自每一類比像素之輸出求和而改良光子計數中之偵測解析度。接下來，將參照圖11闡述按照每一偵測單元對輸出求和之一實例作為本發明之第四實施例。
4. 第四實施例 按照每一偵測單元對像素之輸出求和之實例
圖11係示意性地圖解說明根據本發明之第四實施例之一偵測單元(藉由對經排列以面對閃爍體之剖面之複數個像素之輸出求和來按 照偵測單元輸出信號之一偵測單元)之一圖式。
另外，在像素陣列單元中提供圖11中所圖解說明之偵測單元(偵測單元532)來替代圖9中所圖解說明之偵測單元512。
在圖11中，圖解說明一實例，其中對在閃爍體之剖面與其接觸之位置處排列之4列*4行像素之輸出求和，且按照每一偵測單元輸出信號。在偵測單元532中，排列有複數個像素，其中藉由線間型電荷耦合器件(CCD)來轉移電荷。另外，在圖11中，藉由呈方形之16個像素來圖解說明該等像素(像素534)，在具有一向下箭頭之矩形中圖解說明用於垂直轉移(垂直轉移暫存器)之一CCD，且在具有指向右側之一箭頭之矩形中圖解說明用於水平轉移(水平轉移暫存器)之一CCD。
將累積於偵測單元532之像素中之電荷一次全部讀出至垂直轉移暫存器，且然後垂直地轉移。在垂直轉移之後，在每一行之垂直轉移暫存器及水平轉移暫存器之節點(圖11中之節點535)中收集電荷，以逐行地變為經求和資料。
然後，將按照每一節點收集於節點535中之像素資料水平轉移且收集於一個節點(節點536)中，以變為所有像素之經求和資料。然後，藉由源極隨耦器537將經求和資料轉換為電壓，且然後由一偵測判定電路538判定臨限值或進行AD轉換以輸出為數位資料。
對應於經接合以面對像素陣列單元之複數個閃爍體來提供複數個偵測單元532。複數個偵測單元532以一相同時序同時地操作。
以此方式，藉由CCD轉移而將來自個別類比像素之電荷收集至一個節點、藉由源極隨耦器放大器轉換為電壓且執行AD轉換之偵測單元532在排列面向閃爍體之剖面之複數個類比像素之一情形中具有最低雜訊。亦即，其中提供有偵測單元532之成像元件係有利於在極低照明下以高準確度判定光之強度之成像元件。
5. 第五實施例 執行FD相加之實例
在第一實施例中，針對偵測單元512中之每一像素310提供一個FD 322及一個放大電晶體314(源極隨耦器)中之每一者。然而，偵測單元可具有其中複數個像素共用一FD(浮動擴散)及一放大電晶體之一組態。第五實施例中之偵測單元512不同於第一實施例之點在於複數個像素共用一FD(浮動擴散)及一放大電晶體。
圖12係圖解說明第五實施例中之偵測單元512之一實例之一示意圖。第五實施例中之偵測單元512替代複數個像素310包含特定數目個子單元541(舉例而言，四個)。子單元541包含複數個(舉例而言，四個)像素542、一中間節點543、一FD 544及一放大電晶體545。
第五實施例中之像素542中之每一者不同於第一實施例中之像素310之點在於像素542中之每一者不包含FD 322及放大電晶體314。中間節點543係像素542之重設電晶體313及轉移電晶體312分別連接至之一節點。
FD 544收集並累積由子單元541中之每一像素542進行光電轉換之電荷。FD 544之佈局經設計以使得寄生電容最小化。在此組態中，一旦來自每一像素542之電荷同時轉移至中間節點543，且隨後轉移至FD 544且電荷之量以子單元541為單位相加。此等轉移藉由節點中之每一者之間的一電位掃描執行且可完全執行。
放大電晶體545放大對應於FD 544中之累積電荷量之電壓，且將其輸出至判定電路400。此外，在圖12中，為便於闡述起見，不圖解說明自每一放大器電晶體545至判定電路400之接線。判定電路400以一晶片上形式形成於形成像素之半導體元件之周圍區域上或在像素陣列之間的剩餘區上，類似於第一實施例。
圖13係圖解說明第五實施例中之像素542之一電路組態之一實例之一示意圖。第五實施例中之像素542不同於第一實施例中之像素310 之點在於像素542不包含FD 322及放大電晶體314。另外，第五實施例中之轉移電晶體312及重設電晶體313之汲極端子連接至中間節點543。
以此方式，根據本發明之第五實施例，由於複數個像素共用FD 544且使由彼等像素產生之電荷之量相加，因此信號電壓可增加。因此，成像元件110可以高準確度偵測光子。
6. 第六實施例 層壓判定電路及像素之實例
在第一實施例中之成像元件110中，像素310及判定電路400提供於相同基板上。此處，近年來，已實務上使用其中在半導體製造程序之預處理中使用一晶圓接合技術來層壓形成於兩個基板上之電路且使其彼此連接之一技術。採用此層壓技術，與由晶片上形成而積體之通常電路相同之藉由層壓形成且具有一低電阻及寄生電容之電路彼此連接，可轉移弱信號。換言之，可實現藉由一晶片上形式進行之電路層壓。若使用層壓技術，則可能層壓其上提供有像素310之基板及其上提供有判定電路400之基板。以此方式，對每一基板上之電路之獨立操作及獨立控制可係可能的，且可使成像元件110之周邊電路區最小化。因此，可能將判定電路400容易延展於一寬廣區中。第六實施例中之成像元件110不同於第一實施例中之成像元件之點在於層壓其上提供有像素310之基板及其上提供有判定電路400之基板。
圖14係圖解說明根據本發明之第六實施例之成像元件110之一基本組態之一實例之一概念圖。根據第六實施例之成像元件110包含一像素驅動電路550、複數個光接收單元551、複數個偵測電路555及輸出電路118。然而，由於偵測電路555提供於除其上有光接收單元551之基板以外之基板上，因此圖14中未圖解說明偵測電路555。
光接收單元551中之每一者包含一或多個像素(舉例而言，16個像 素)。光接收單元551以一個二維晶格形狀(舉例而言，4列* 4行=16)排列於成像元件110中。由於像素排列於光接收單元551中，舉例而言，因此，使用一背向照明型像素，其中光照明於其中光電二極體排列之背表面上。
像素驅動電路550以光接收單元551為單位依序選擇及掃描像素。由像素驅動電路550進行之對光接收單元551之控制之細節類似於第一垂直驅動電路112之控制，惟除像素驅動電路550以光接收單元551為單位選擇像素而第一垂直電路112以列為單位選擇像素。另外，像素驅動電路550可個別設定每一光接收單元551之曝光時間。
第六實施例之輸出電路118之組態類似於第一實施例之組態。此外，圖14中之輸出電路118經圖解說明以便連接至光接收單元551。然而，實際上，輸出電路118連接至安置於光接收單元551之下部部分上之偵測電路555以使得光入射方向係向上方向。
圖15係根據第六實施例之一閃爍體元件560及一偵測單元512之一透射圖之一實例。在第六實施例中，輻射偵測器件10包含一正方桿形狀閃爍元件560而非閃爍光纖。在閃爍元件560中之每一者中，藉由輻射之光入射方向為向上方向，一分割壁561安置於除上部側上之入射側及下部側上之接合表面以外之側表面上。然而，為便利起見，圖15中不圖解說明分割壁561。此外，閃爍元件之形狀並不限於正方桿，形狀可係一三角桿或一圓柱桿。
另外，偵測單元512中之每一者包含光接收單元551及偵測電路555。光接收單元551連接至閃爍元件560之黏合表面，且偵測電路555提供於下部層基板而非其上提供有光接收單元551之基板上。偵測電路555係包含第一實施例之判定電路400及暫存器114之一電路。
光接收單元551及偵測電路555形成於彼此不同之半導體基板上。然而，在半導體製造程序之預處理中使用晶圓接合技術層壓基 板。另外，由於偵測電路555係個別安置於每一偵測單元512中，舉例而言，因此，偵測單元一起之一同時並行操作係可能的。
圖16係根據本發明之第六實施例之偵測單元512之一剖面圖之一實例。在圖16中，虛線圖解說明輻射，且實線圖解說明閃爍光。如圖16中所圖解說明，閃爍元件560之側表面由分割壁561覆蓋。分割壁561由一反射材料或一低折射率材料製成。另外，光接收單元551連接至閃爍元件560之下部表面(接合表面)，且偵測電路555提供於其下部層上。
圖17係圖解說明根據第六實施例之一光接收單元551之組態之一實例之一示意圖。光接收單元551包含複數個(舉例而言，十六個)像素552，經提供用於每一像素之選擇電晶體553及一電極墊554。
像素552之組態類似於第一實施例中之像素310。選擇電晶體553係選擇對應像素552且將其像素信號供應至偵測電路555之一電晶體。
另外，選擇閘極553之閘極連接至像素驅動電路550，源極連接至對應像素552，且汲極經由電極墊554連接至偵測電路555。像素驅動電路550控制選擇電晶體553且將十六個像素552中之每一者之像素信號依序供應至偵測電路555。
圖18係圖解說明根據第六實施例之一偵測電路555之組態之一實例之一方塊圖。偵測電路555包含恆定電流電路556、電極墊557、判定電路400及暫存器114。
恆定電流電路556供應一恆定電流。源極隨耦器電路經組態有恆定電流電路556及像素552中之放大電晶體。
判定電路400經由電極墊557自光接收單元551接收像素信號，且產生一數位值以保存於暫存器114中。
以此方式，根據第六實施例，由於其上提供有偵測電路555之基板經層壓於其上提供有像素之基板上，因此不需要將偵測電路555提 供於其上提供有像素之基板上。因此，進一步可能使像素小型化。
7. 本發明之應用實例
如本發明之第一至第六實施例中所闡述之其上安裝有經分割閃爍體板之成像元件可廣泛地應用於相關領域中之輻射偵測裝置，其中將光電倍增管與突崩光電二極體或光電二極體與閃爍體一起提供。
因此，作為輻射偵測裝置之一實例，在圖12A及圖12B中圖解說明X射線掃描器之一實例，在圖13A及圖13B中圖解說明X射線CT裝置之一實例，且在圖19A及圖19B以及圖20A及圖20B中圖解說明一伽馬攝影機之一實例。
應用於X射線掃描器之實例
圖19A及圖19B係圖解說明藉由應用本發明之實施例來執行光子計數型偵測之一X射線掃描器(一光子計數型X射線掃描器)之一實例之示意圖。
在圖19A中，將一X射線源611、一狹縫612、一拍攝對象613及一X射線偵測器614圖解說明為光子計數型X射線掃描器之一概念圖。
自X射線源611輻射之X射線經由狹縫612以一線形狀輻照於拍攝對象613上。然後，通過拍攝對象613之X射線(經傳輸光)入射於X射線偵測器614上。在X射線偵測器614中，在其中通過狹縫612之X射線輻照之位置處以一預定間隔提供其中應用本發明之實施例之輻射之一偵測器(偵測器620)。當通過拍攝對象613之X射線入射於偵測器620上時，藉由此入射X射線之光子產生閃爍光，且執行此所產生閃爍光之偵測。將偵測器620中之偵測結果作為一數位資料輸出以儲存於儲存器件中。該所儲存資料用於由一分析器件分析(並未圖解說明儲存器件及分析器件)。
另外，由於以一預定間隔安置X射線偵測器614中之偵測器620，藉由沿狹縫612敞開之一方向(縱向方向)移動X射線偵測器614，可完 成在狹縫點處之偵測。然後，藉由將狹縫及X射線偵測器614移動至其中尚未執行偵測之位置，在所移動位置處執行偵測。此處，在圖19B中闡述移動之一實例。
以此方式，藉由透過移動X射線偵測器614而獲得之閃爍光之偵測結果來獲得一二維資料，且構建一二維X射線傳輸影像。另外，在其中應用本發明之實施例之輻射偵測器(偵測器620)中，經分割閃爍體中之每一閃爍體之剖面(光發射表面)之大小係空間解析度之一限制。
在圖19B中，圖解說明自光接收表面側展示偵測器620之一圖式。另外，在圖19B中，圖解說明展示在偵測時偵測器620之移動實例之箭頭及虛線矩形。其中應用本發明之實施例之偵測器620之閃爍體由一束閃爍光纖形成，且該閃爍光纖之剖面係光接收表面。
在X射線偵測器614中，偵測器620藉由跳過每隔一行而沿一水平方向(其中長狹縫612敞開之方向(縱向方向))成行，且水平地滑動以在偵測時不藉助一間隙來偵測。然後，當在不藉助間隙之偵測之後完成在狹縫位置處之偵測時，沿一垂直方向移動狹縫612及X射線偵測器614以再次執行一掃描。
另外，在圖19A及圖19B中，假設其中以一預定間隔(跳過每隔一行)提供偵測器620之X射線偵測器614來進行闡述，但並不限於此。在其中無間隔地安置偵測器620之一情形中，可不沿水平方向移動X射線偵測器614，且可能減少偵測時間。
舉例而言，在圖9中所圖解說明之像素陣列單元510中，將諸如垂直驅動電路及判定電路之電路安置於偵測單元512之外側的剩餘區域中(圖9中之區域514)。然後，以正交於長狹縫敞開之方向(縱向方向)之一方向(圖19B中之垂直方向)安置用於關於每一偵測單元來接收及傳輸信號之一襯墊。藉由沿縱向於狹縫之一方向連續地安置包含像 素陣列單元510之成像元件，可能在X射線偵測器614中消除其中像素難以沿狹縫之一縱向方向排列之區域。以此方式，根據其中連續地安置包含像素陣列單元510之成像元件之X射線偵測器614，X射線偵測器614可經移動用於僅沿其中狹縫移動之一方向(垂直方向)成像，因此可能增加偵測速度。
應用於X射線CT裝置之實例
圖20A及圖20B係圖解說明應用本發明之實施例之X射線CT裝置之一偵測器之實例之示意圖。
另外，在圖20A中，在準直儀與成像元件分離之一狀態下圖解說明其中應用本發明之實施例之X射線CT裝置之偵測器(偵測器630)。
偵測器630包含：一準直儀631，其用於切割經散射光且由鉛製成；一經分割閃爍體板633，其類似於圖2中之閃爍體板200；及一成像元件634。
垂直於成像表面入射之X射線(基本X射線)在並未於準直儀631處移除之情況下入射於閃爍體板633上。在X射線之光子入射於閃爍體板633之每一閃爍體上時，自其上入射有光子之閃爍體產生閃爍光。然後，由成像元件634偵測所產生之閃爍光。另外，由成像元件634獨立地偵測入射於閃爍體中之每一者上之X射線之光子。類似於圖19A及圖19B中之情形將偵測結果作為數位資料輸出，且累積於儲存器件中。所累積資料用於由分析器件分析(並未圖解說明儲存器件及分析器件)。
另外，舉例而言，圖20A中所圖解說明之偵測器630以一環形狀安置成行，且用作CT裝置之一偵測器件(圖13B中之偵測器件635)。另外，由CT裝置以圖20A中所圖解說明之偵測器630之每一單元一個像素之方式使用偵測器630。於此情形中，經分割閃爍體並不有助於改良空間解析度。然而，藉由獨立地偵測由入射於閃爍體中之每一者上 之X射線之光子產生之閃爍光，可能正確地偵測入射於偵測器630上之X射線之光子數目。藉由正確地偵測入射於偵測器630上之X射線之光子數目，減少難以識別之光子數目，且可改良動態範圍。
應用於伽馬攝影機之實例
圖21A及圖21B係圖解說明應用本發明之實施例之一伽馬攝影機之一偵測器之一實例之示意圖。
另外，在圖21A中，在閃爍體板641與成像元件分離之一狀態下圖解說明其中應用本發明之實施例之伽馬攝影機之偵測器640。
由於伽馬射線具有高能量，因此該射線穿透薄的閃爍體。因此，在製造閃爍體板641時，藉由透過使每一閃爍體642之長度(輻射之入射表面與接合至成像元件之表面之間的一距離)係長的而捆束閃爍體板642來製造閃爍體板641。舉例而言，在閃爍體板641中，閃爍體642之切割表面(接合至成像元件之表面)具有一毫米之一直徑，將大致為一公分之閃爍體642(其大致數字匹配成像元件之大小(圖21A中之8列*8行))捆束在一起。亦即，在圖21A中之實例中，圖解說明偵測器之一實例，其中將8毫米角閃爍體板641接合至成像元件644，其中將具有一毫米直徑之閃爍體642捆束至8列*8行之程度。
在成像元件644之像素陣列單元中，根據閃爍體642之節距(1mm)及陣列而將偵測單元安置成大致8列*8行，類似於圖9中所圖解說明之像素陣列單元510。舉例而言，當將5微米角之像素以大致100列*100行排列於偵測單元中時，成像元件644可藉由光子計數來偵測階度10,001之光(不包含任何計數)。另外，藉由如圖9、圖19A及圖19B中所闡述將垂直驅動電路及判定電路安置於偵測單元外側，可並行地驅動8列*8行之偵測單元，從而可執行高速成像。另外，在偵測器640中，閃爍體642之剖面大小係一個單位之解析度，按照每一偵測單元來執行伽馬射線偵測及能量之判定。
藉由如圖21A中所圖解說明將複數個偵測器640無間隙地安置成一陣列，可實現一寬面積之成像區，從而可能製造具有如圖21B中所圖解說明之寬成像區之伽馬攝影機。
以此方式，根據本發明之實施例，可能改良輻射之光子計數之準確度。特定而言，可能準備輻射計數之一極高效能。另外，由於將經分割閃爍體安裝於CMOS影像感測器或CCD影像感測器上可以一低價格大量生產，因此可由於光電倍增管之高價格而在其上僅提供少量光偵測器之電子裝置中提供一定數目個光偵測器，且可能改良偵測速度。
另外，其不僅在包含大型偵測器之電子裝置中係有利的，且在使用小型偵測器之電子裝置上亦可獲得類似優勢。舉例而言，若將本發明應用於輻射之一閃爍劑量計，則可能使用一廉價的半導體成像元件實現具有一高計數效能之一小而輕的口袋型劑量計。
另外，以例示性實施例之方式闡述上述實施例以實現本發明，在實施例中之闡述與在其隨附申請專利範圍中之特定揭示內容分別具有對應關係。類似地，在其隨附申請專利範圍中之特定揭示內容與和其具有類似名稱之本發明之實施例中之闡述分別具有對應關係。然而，本發明不限於該等實施例，可在不背離本發明之範疇之情況下實施及實現對該等實施例之各種修改。
另外，可將上述實施例中之程序視為具有此一系列程序之方法，或可視為用於儲存用於致使一電腦執行該系列程序之程式之一程式或一記錄媒體。作為此記錄媒體之實例，可使用一硬碟、一CD(光碟)、一MD(迷你碟片)、一DVD(數位多功能磁碟)、一記憶體卡、一Blu-ray碟片(註冊商標)。
此處所闡述之效應未必限於此，且其可係本文章所闡述之任何說明之效應。
另外，可如下文所闡述來組態本發明。
1. 一種輻射計數器件包含：複數個光電二極體，將低於一崩潰電壓之一偏壓電壓施加至其；一電荷累積單元，其累積由該等光電二極體來光電轉換之電荷，且產生具有對應於累積電荷之量之一信號電壓之一電信號；複數個閃爍體，其在入射一輻射時產生閃爍光，且將該所產生閃爍光入射輻照至該複數個光電二極體；及一資料處理單元，其基於該電信號來量測針對每一閃爍體之該閃爍光之量。
2. 如上文所闡述1之輻射計數器件，其進一步包含將該電信號轉換為指示針對每一光電二極體之入射於該等光電二極體上之一光子之存在或不存在之一信號的一轉換電路，且其中之該資料處理單元基於該經轉換電信號來量測針對每一閃爍體之光量。
3. 如上文所闡述1之輻射計數器件，其進一步包含將該電信號轉換為指示針對每一光電二極體之入射於該等光電二極體上之一光子之存在或不存在之一信號的一轉換電路，且其中之該資料處理單元基於該轉換電信號來量測針對每一閃爍體之該光量。
4. 如上文所闡述1至3中任一項之輻射計數器件，其進一步包含將該電信號轉換為指示光子數目之一信號之一轉換電路，且其中之該電荷累積單元及該複數個光電二極體提供於經層壓之兩個基板中之一者上，且其中之該轉換電路提供於該兩個基板中之另一基板上。
5. 在如上文所闡述1至4中任一項之輻射計數器件，該資料處理單元獲取由包含該等光電二極體及該電荷累積單元之複數個像素產生之該電信號，且將在入射該輻射時其信號電壓高於預定值之該等像素偵測為缺陷像素，且基於缺陷像素之數目來校正該光量。
6. 在如上文所闡述1至5中任一項之輻射計數器件中，該複數個閃爍體將該閃爍光輻照於垂直於該輻射之入射方向之垂直表面之相互不同區域上，且該複數個光電二極體提供於該等區域中之每一者上。
7. 在如上文所闡述6之輻射計數器件中，該等光電二極體僅提供於該垂直表面中之該區域上。
8. 如上文所闡述1至5中任一項之輻射計數器件，該複數個閃爍體將該閃爍光輻照於垂直於該輻射之該入射方向之該垂直表面之相互不同區域上，且一個光電二極體提供於該等區域中之每一者上。
9. 在如上文所闡述1至8中任一項之輻射計數器件中，該電荷累積單元經提供用於分別包含該等光電二極體之該複數個像素中之每一者，且藉由將由該複數個對應像素所產生之該電荷量相加而累積該等電荷。
10. 如上文所闡述1至8中任一項之輻射計數器件，其進一步包含經提供用於分別包含該等光電二極體及該電荷累積單元之複數個像素中之每一者之一加法單元，且將由該複數個對應像素產生之該信號電壓彼此相加，且其中之該資料處理單元基於具有該經相加信號電壓之該電信號來量測該光量。
亦可如下文所闡述來組態本發明。
[1]一種成像器件，其包括：一閃爍體板，其經組態以將入射輻射轉換為閃爍光；及一成像元件，其經組態以將該閃爍光轉換為一電信號，其中該閃爍體板包含一第一閃爍體，該第一閃爍體藉由一分隔體沿垂直於該入射輻射之一傳播方向之一方向與一第二閃爍體分割開，該分隔體防止在該第一閃爍體中產生之第一閃爍光擴散至該第二閃爍體中，且防止在該第二閃爍體中產生之第二閃爍光擴散至該第一閃爍體中。
[2]如上文之[1]或下文之[3]至[16]之成像器件，其進一步包括經組態以基於該電信號來分析該入射輻射之一資料處理單元。
[3]如上文之[1]或[2]或下文之[4]至[16]之成像器件，其中該閃爍 體板係毗鄰於該成像元件安置。
[4]如上文之[1]至[3]或下文之[5]至[16]之成像器件，其中該成像元件包含排列成一矩陣形式之複數個像素，該複數個像素包含對應於該第一閃爍體之一第一偵測單元之像素，及對應於該第二閃爍體之一第二偵測單元之像素。
[5]如上文之[1]至[4]或下文之[6]至[16]之成像器件，其中該成像元件包含一互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器。
[6]如上文之[1]至[5]或下文之[7]至[16]之成像器件，其中該第一閃爍體及該第二閃爍體係由包含一閃爍材料之一玻璃材料形成。
[7]如上文之[1]至[6]或下文之[8]至[16]之成像器件，其中該第一閃爍體及該第二閃爍體係由包含一閃爍材料之一塑膠材料形成。
[8]如上文之[1]至[7]或下文之[9]至[16]之成像器件，其中該分隔體包含一反射劑。
[9]如上文之[1]至[8]或下文之[10]至[16]之成像器件，其中該分隔體包含將該第一閃爍體接合至該第二閃爍體之一黏合劑。
[10]如上文之[1]至[9]或下文之[11]至[16]之成像器件，其中該分隔體包含具有低於該第一閃爍體或該第二閃爍體之一折射率的一折射率之一材料。
[11]如上文之[1]至[10]或下文之[12]至[16]之成像器件，其中該等閃爍體板包含複數個閃爍體，該複數個閃爍體中之每一者係由一閃爍光纖形成，該複數個閃爍體中之每一者係用一黏合劑接合在一起。
[12]如上文之[1]至[11]或下文之[13]至[16]之成像器件，其中該第一閃爍體包含圍繞一芯部分形成之一包層部分，該包層部分係由具有低於該芯部分之一折射率之一材料形成。
[13]如上文之[1]至[12]或下文之[14]至[16]之成像器件，其進一步包括形成於與該成像元件相反的閃爍體板之一表面上之一第一準直 儀，該第一準直儀經組態以準直入射至該第一閃爍體上之該輻射之一第一部分。
[14]如上文之[1]至[13]或下文之[15]或[16]之成像器件，其進一步包括形成於與該成像元件相反的閃爍體板之該表面上之一第二準直儀，該第二準直儀經組態以準直入射至該第二閃爍體上之該輻射之一第二部分。
[15]一種包括如上文之[1]至[14]或下文之[16]之成像器件之電子裝置。
[16]如上文[1]至[15]之電子裝置，其中該成像器件經組態以偵測伽馬射線或X射線。
[17]一種成像方法，其包括：在接收第一入射輻射後旋即產生第一閃爍光，該第一入射輻射係入射於一第一剖面面積上；在接收第二入射輻射後旋即產生第二閃爍光，該第二入射輻射係入射於一第二剖面面積上，該第二剖面面積不同於該第一剖面面積；防止該第一閃爍光擴散至該第二剖面面積中，該第二剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之一傳播方向之一方向延伸；防止該第二閃爍光擴散至該第一剖面面積中，該第一剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之該傳播方向之該方向延伸；將該第一閃爍光轉換為一第一電信號；及將該第二閃爍光轉換為一第二電信號。
[18]如上文之[17]或下文之[20]至[28]之成像方法，其進一步包括基於該第一電信號及該第二電信號來分析該第一入射輻射及該 第二入射輻射。
[19]如上文之[17]至[18]或下文之[20]至[28]之成像方法，其中在毗鄰於一成像元件安置之一閃爍體板中產生該第一閃爍光及該第二閃爍光。
[20]如上文之[17]至[19]或下文之[21]至[28]之成像方法，其中該成像元件包含排列成一矩陣形式之複數個像素，該複數個像素包含對應於一第一閃爍體之一第一偵測單元之像素，及對應於一第二閃爍體之一第二偵測單元之像素，其中該第一閃爍體藉由一分隔體沿垂直於該第一入射輻射及該第二入射輻射之一傳播方向之一方向與該第二閃爍體分割開。
[21]如上文之[17]至[20]或下文之[22]至[28]之成像方法，其中該成像元件包含一互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器。
[22]如上文之[17]至[21]或下文之[23]至[28]之成像方法，其中該第一閃爍體及該第二閃爍體係由包含一閃爍材料之一玻璃材料形成。
[23]如上文之[17]至[22]或下文之[24]至[28]之成像方法，其中該第一閃爍體及該第二閃爍體係由包含一閃爍材料之一塑膠材料形成。
[24]如上文之[17]至[23]或下文之[25]至[28]之成像方法，其中該分隔體包含一反射劑。
[25]如上文之[17]至[24]或下文之[26]至[28]之成像方法，其中該分隔體包含將該第一閃爍體接合至該第二閃爍體之一黏合劑。
[26]如上文之[17]至[25]或下文之[27]或[28]之成像方法，其中該分隔體包含具有低於該第一閃爍體或該第二閃爍體之一折射率的一折射率之一材料。
[27]如上文之[17]至[26]或下文之[28]之成像方法，其中該第一閃爍體包含圍繞一芯部分形成之一包層部分，該包層部分係由具有低於該芯部分之一折射率之一材料形成。
[28]如上文[17]至[27]之成像方法，其中該第一入射輻射及該第二入射輻射係伽馬射線或X射線。
[29]一種成像器件，其包括：用於在接收第一入射輻射後旋即產生第一閃爍光之構件，該第一入射輻射係入射於一第一剖面面積上；用於在接收第二入射輻射後旋即產生第二閃爍光之構件，該第二入射輻射係入射於一第二剖面面積上，該第二剖面面積不同於該第一剖面面積；用於防止該第一閃爍光擴散至該第二剖面面積中之構件，該第二剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之一傳播方向之一方向延伸；用於防止該第二閃爍光擴散至該第一剖面面積中之構件，該第一剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之該傳播方向之該方向延伸；用於將該第一閃爍光轉換為一第一電信號之構件；及用於將該第二閃爍光轉換為一第二電信號之構件。
本發明含有與分別於2012年12月20日及2013年10月18日在日本專利局提出申請之日本優先專利申請案JP 2012-277559及JP 2013-217060中所揭示之標的物相關之標的物，該等日本優先專利申請案之全部內容以引用方式特此併入本文中。
10‧‧‧輻射偵測器件
100‧‧‧偵測器
110‧‧‧成像元件
120‧‧‧資料處理單元
200‧‧‧閃爍體板

Claims (29)

  1. 一種成像器件，其包括：一閃爍體板，其經組態以將入射輻射轉換為閃爍光；及一成像元件，其經組態以將該閃爍光轉換為一電信號，其中該閃爍體板包含一第一閃爍體，該第一閃爍體藉由一分隔體沿垂直於該入射輻射之一傳播方向之一方向與一第二閃爍體分割開，該分隔體防止在該第一閃爍體中產生之第一閃爍光擴散至該第二閃爍體中，且防止在該第二閃爍體中產生之第二閃爍光擴散至該第一閃爍體中。
  2. 如請求項1之成像器件，其進一步包括經組態以基於該電信號來分析該入射輻射之一資料處理單元。
  3. 如請求項1之成像器件，其中該閃爍體板係毗鄰於該成像元件安置。
  4. 如請求項1之成像器件，其中該成像元件包含排列成一矩陣形式之複數個像素，該複數個像素包含對應於該第一閃爍體之一第一偵測單元之像素，及對應於該第二閃爍體之一第二偵測單元之像素。
  5. 如請求項4之成像器件，其中該成像元件包含一互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器。
  6. 如請求項1之成像器件，其中該第一閃爍體及該第二閃爍體係由包含一閃爍材料之一玻璃材料形成。
  7. 如請求項1之成像器件，其中該第一閃爍體及該第二閃爍體係由包含一閃爍材料之一塑膠材料形成。
  8. 如請求項1之成像器件，其中該分隔體包含一反射劑。
  9. 如請求項1之成像器件，其中該分隔體包含將該第一閃爍體接合 至該第二閃爍體之一黏合劑。
  10. 如請求項1之成像器件，其中該分隔體包含具有低於該第一閃爍體或該第二閃爍體之一折射率的一折射率之一材料。
  11. 如請求項1之成像器件，其中該等閃爍體板包含複數個閃爍體，該複數個閃爍體中之每一者係由一閃爍光纖形成，該複數個閃爍體中之每一者係用一黏合劑接合在一起。
  12. 如請求項1之成像器件，其中該第一閃爍體包含圍繞一芯部分形成之一包層部分，該包層部分係由具有低於該芯部分之一折射率之一材料形成。
  13. 如請求項1之成像器件，其進一步包括形成於與該成像元件相反的閃爍體板之一表面上之一第一準直儀，該第一準直儀經組態以準直入射至該第一閃爍體上之該輻射之一第一部分。
  14. 如請求項13之成像器件，其進一步包括形成於與該成像元件相反的閃爍體板之該表面上之一第二準直儀，該第二準直儀經組態以準直入射至該第二閃爍體上之該輻射之一第二部分。
  15. 一種包括如請求項1之成像器件之電子裝置。
  16. 如請求項15之電子裝置，其中該成像器件經組態以偵測伽馬射線或X射線。
  17. 一種成像方法，其包括：在接收第一入射輻射後旋即產生第一閃爍光，該第一入射輻射係入射於一第一剖面面積上；在接收第二入射輻射後旋即產生第二閃爍光，該第二入射輻射係入射於一第二剖面面積上，該第二剖面面積不同於該第一剖面面積；防止該第一閃爍光擴散至該第二剖面面積中，該第二剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之一傳播方向之 一方向延伸；防止該第二閃爍光擴散至該第一剖面面積中，該第一剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之該傳播方向之該方向延伸；將該第一閃爍光轉換為一第一電信號；及將該第二閃爍光轉換為一第二電信號。
  18. 如請求項17之成像方法，其進一步包括基於該第一電信號及該第二電信號來分析該第一入射輻射及該第二入射輻射。
  19. 如請求項17之成像方法，其中在毗鄰於一成像元件安置之一閃爍體板中產生該第一閃爍光及該第二閃爍光。
  20. 如請求項17之成像方法，其中該成像元件包含排列成一矩陣形式之複數個像素，該複數個像素包含對應於一第一閃爍體之一第一偵測單元之像素，及對應於一第二閃爍體之一第二偵測單元之像素，其中該第一閃爍體藉由一分隔體沿垂直於該第一入射輻射及該第二入射輻射之一傳播方向之一方向與該第二閃爍體分割開。
  21. 如請求項20之成像方法，其中該成像元件包含一互補金屬氧化物半導體(CMOS)感測器。
  22. 如請求項20之成像方法，其中該第一閃爍體及該第二閃爍體係由包含一閃爍材料之一玻璃材料形成。
  23. 如請求項20之成像方法，其中該第一閃爍體及該第二閃爍體係由包含一閃爍材料之一塑膠材料形成。
  24. 如請求項20之成像方法，其中該分隔體包含一反射劑。
  25. 如請求項20之成像方法，其中該分隔體包含將該第一閃爍體接 合至該第二閃爍體之一黏合劑。
  26. 如請求項20之成像方法，其中該分隔體包含具有低於該第一閃爍體或該第二閃爍體之一折射率的一折射率之一材料。
  27. 如請求項20之成像方法，其中該第一閃爍體包含圍繞一芯部分形成之一包層部分，該包層部分係由具有低於該芯部分之一折射率之一材料形成。
  28. 如請求項17之成像方法，其中該第一入射輻射及該第二入射輻射係伽馬射線或X射線。
  29. 一種成像器件，其包括：用於在接收第一入射輻射後旋即產生第一閃爍光之構件，該第一入射輻射係入射於一第一剖面面積上；用於在接收第二入射輻射後旋即產生第二閃爍光之構件，該第二入射輻射係入射於一第二剖面面積上，該第二剖面面積不同於該第一剖面面積；用於防止該第一閃爍光擴散至該第二剖面面積中之構件，該第二剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之一傳播方向之一方向延伸；用於防止該第二閃爍光擴散至該第一剖面面積中之構件，該第一剖面面積沿平行於該第一入射輻射及該第二入射輻射之該傳播方向之該方向延伸；用於將該第一閃爍光轉換為一第一電信號之構件；及用於將該第二閃爍光轉換為一第二電信號之構件。
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