CN105793733A - 放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统 - Google Patents

放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统 Download PDF

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Abstract

提供了根据用于获得更好的图像信号的装置布局而配置的放射线图像捕获装置。放射线图像捕获装置包括：像素阵列，其中布置有输出与放射线对应的电信号的多个像素；读出电路单元，其读取与从像素阵列输出的电信号；以及用于抑制放射线入射到读出电路单元的部件，放射线图像捕获装置使得图像信号基于由读出电路单元读取的电信号而产生，其中，像素阵列包含第一区域和第二区域，在第一区域中，布置有用于产生图像信号的所述像素的一部分，在第二区域中，第一区域周围的区域的至少一部分中布置有不用于产生图像信号的其它像素，以及从像素阵列的外侧向内侧，按顺序布置有布置在第二区域中的读出电路单元的内端部、所述部件向像素阵列的正交投影的内端部、以及第二区域的内端部。

Description

放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统
技术领域
本发明涉及放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统。
背景技术
PTL1公开了一种放射线图像捕获装置，其包括其中布置有输出与放射线对应的电信号的多个像素的像素阵列和将从像素阵列并行输出的电信号转换成串行电信号并且读取它们的读出电路部分。PTL1公开了该放射线图像捕获装置还包括用于防止放射线入射到读出电路部分的部件。
引文列表
专利文献
PTL1：日本专利公开No.2001-042042
发明内容
技术问题
但是，在PTL1中，用于防止放射线入射的部件与像素阵列之间的布局关系没有被充分研究，需要进一步研究用于获得更令人满意的图像信号的装置布局。
问题的解决方案
本发明提供基于用于获得更令人满意的图像信号的装置布局而构建的放射线图像捕获装置。本发明的放射线图像捕获装置包括：像素阵列，其中布置有输出与放射线对应的电信号的多个像素；读出电路部分，其读取从像素阵列输出的电信号；以及用于防止放射线入射到读出电路部分的部件，放射线图像捕获装置使得图像信号基于由读出电路部分读取的电信号而产生。像素阵列包含第一区域和第二区域，在第一区域中，布置有所述多个像素中的用于产生图像信号的一些像素，在第二区域中，第一区域周围的区域的至少一部分中布置有所述多个像素中的不用于产生图像信号并且与所述一些像素不同的其它像素。读出电路部分被设置在第二区域中。从像素阵列的外侧向内侧，沿像素阵列的至少一个方向按顺序布置有读出电路部分的内侧的端部、所述部件向像素阵列的正交投影的内侧的端部、以及第二区域的内侧的端部。
本发明的有利效果
本发明可提供基于用于获得更令人满意的图像信号的装置布局而构建的放射线图像捕获装置。
附图说明
图1示出根据第一实施例的放射线图像捕获装置的示意性结构的平面示意图。
图2是根据第一实施例的放射线图像捕获装置的示意性等价电路图。
图3是示出根据第一实施例的放射线图像捕获装置的像素阵列的示意性布局的示意图。
图4是示出根据第一实施例的放射线图像捕获装置的示意性结构的断面示意图。
图5是示出放射线图像捕获装置的一个像素的例子的该一个像素的示意性等价电路图。
图6是示出放射线图像捕获装置的操作的例子的示意性定时图。
图7是示出根据第二实施例的放射线图像捕获装置的像素阵列的示意性布局的示意图。
图8是示出根据第二实施例的放射线图像捕获装置的示意性结构的断面示意图。
图9是示出对使用放射线图像捕获装置的放射线图像捕获系统的应用例的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述实施例。
(第一实施例)
将参照图1～3描述根据第一实施例的放射线图像捕获装置。图1是示出根据第一实施例的放射线图像捕获装置的示意性结构的平面示意图。图2是根据第一实施例的放射线图像捕获装置的示意性等价电路图。存在示出根据第一实施例的放射线图像捕获装置的像素阵列的示意性布局的示意图。
如图1～3所示，放射线图像捕获装置100包括像素阵列2、读出电路部分23和部件4。放射线图像捕获装置100还可包含驱动电路部分21、柔性布线板3和闪烁体(未示出)。
在像素阵列2中，布置输出与放射线对应的电信号的多个像素20，并且，希望以矩阵形式布置多个像素20。如图3所示，多个像素20可分别包含光电转换元件201和输出电路部分202。光电转换元件201是将由将放射线转换成光的闪烁体转换的光转换成电荷的元件。在本实施例中，作为光电转换元件，使用设置在诸如硅基板的半导体基板上的光电二极管。注意，本发明不限于此。例如，可使用设置在诸如玻璃基板的绝缘基板上的非晶硅光电转换元件或在不使用闪烁体的情况下直接将放射线转换成电荷的转换元件。输出电路部分202是输出通过放大光电转换元件201的电荷所获得的电信号的电路部分，并且，将在后面描述其详细结构的例子。在本实施例中，跨着布置于基台1上的多个半导体基板设置像素阵列2。
由图1中的点线代表的驱动电路部分21是通过驱动线路部分24供给各驱动信号并由此使得像素阵列2以希望的像素组的单位来操作的电路。在本实施例中，驱动电路部分21是还使得像素阵列2的多个像素20的输出电路部分202以行的单位来操作的电路。如图3所示，驱动电路部分21包含多个单位电路部分211，并且，每个单位电路部分211控制各行的像素20的操作。偏移寄存器适当地用于驱动电路部分21，并且，可对各单位电路部分211使用偏移寄存器的单位电路。驱动线路部分24是为各驱动信号单独地准备的一组驱动线路，并且，在本实施例中为像素阵列2的各行设置驱动线路部分24。在本实施例中，驱动电路部分21跨着布置于基台1上的多个半导体基板被设置，并且针对多个半导体基板的各组进行设置。
读出电路部分23是将通过信号线25S和信号线25N从像素阵列2并行输出的电信号转换成串行电信号并且读取它们的电路部分。读出电路部分23包含选择开关231S、选择开关231N、选择开关231′S、选择开关231′N、扫描电路22、扫描电路22′、输出线232S、输出线232N、输出缓存器233S、以及输出缓存器233N。S表示对于基于响应于放射线在像素中产生的电荷的电信号的系统，N表示对于基于像素的偏移的电信号的系统。选择开关231S和选择开关231N是对像素阵列2的各列所设置的，并且，是选择像素阵列2的希望的像素列的元件。如本实施例中这样，像素阵列2可被分成多个块，因此，可对各个块设置选择块的选择开关231′S和选择开关231′N。由图1中的虚线表示的扫描电路22是适当地选择选择开关231S和231N以将从像素阵列2并行输出的电信号转换成串行电信号的电路。如图3所示，扫描电路22包含多个单位电路部分221，并且，各单位电路部分221控制各列的像素20的选择。偏移寄存器适当地用于扫描电路部分22，并且，偏移寄存器的单位电路可用于各单位电路部分221。如本实施例中那样，像素阵列2可被分成多个块，因此，可设置扫描电路22′，扫描电路22′对各块适当地选择用于选择块的选择开关231′S和231′N。输出线232S和输出缓存器233S以及输出线232N和输出缓存器233N用作输出串行电信号的输出部分。输出线232S和232N传送串行电信号，并且，输出缓存器233S和233N缓存和输出所传送的串行电信号。在本实施例中，读出电路部分23跨着布置于基台1上的多个半导体基板被设置，并且是针对多个半导体基板的每个组所设置的。另外，读出电路部分23还可包含与信号线电连接的列缓存器MOS234S和234N以及电流源235S和235N。
柔性布线板3与和输出部分电连接的输出端子26S和输出端子27S电连接，并且，是向信号处理部分(未示出)传送从读出电路部分23输出的电信号的电路板。在本实施例中，柔性布线板3是对布置于基台1上的多个半导体基板的每个组所设置的。
部件4是用于防止放射线入射到读出电路部分23的部件。可适当地对部件4使用具有高的放射线吸收和/或屏蔽性能的诸如铅或钨的重金属材料。根据放射线吸收性和/或屏蔽的所需程度适当地设定部件4的厚度，并且，在本实施例中使用具有1mm的厚度的铅板。当放射线入射到作为半导体集成电路的读出电路部分23时，与入射的放射线对应的电荷会导致噪声。特别地，在读出电路部分23被设置在半导体基板上的结构的情况下，由在半导体基板中产生的电荷在读出电路部分23中可导致的噪声的问题变得更明显。出于这种原因，希望使用防止放射线入射到读出电路部分23的部件4。注意，当设置了部件4时，与位于多个像素20的中心的像素20相比，更少量的放射线可能入射到像素阵列2的多个像素20中的布置于读出电路部分23附近的像素20。这导致获得的图像信号的不同，并且导致图像伪像，并且，获得的图像的质量可能劣化。而且，在一些情况下，难以留出部件4的布局余量。
因此，作为深入研究的结果，在本实施例中提供以下布局。将参照图3和图4描述提供本发明的部件4的适当的位置规范的布局。图4是示出沿图1中的线A-A′切取的放射线图像捕获装置100的示意结构的断面示意图。
如图3所示，像素阵列2包含第一区域2a和第二区域2b。第一区域2a是其中布置有多个像素20中的用于产生图像信号的一些像素的区域。第二区域2b是其中第一区域2a周围的区域的至少一部分中布置有多个像素20中的不用于产生图像信号并且与所述一些像素不同的其它像素20的区域。在以下的描述中，所述一些像素被称为有效像素，所述其它像素被称为伪像素，第一区域2a被称为有效像素区域，第二区域2b被称为伪像素区域。读出电路部分23被设置在伪像素区域2b中。然后，从像素阵列2的外侧向内侧，沿像素阵列2的至少一个方向，读出电路部分22的内端B、部件4向像素阵列2的正交投影的内端C和伪像素区域2b的内端A被按顺序布置。在本实施例中，这里的像素阵列2的至少一个方向是列方向。
首先，读出电路部分23的内端B相对于伪像素区域2b的内端A位于外侧，因此，在所有时间在读出电路部分23与有效像素区域2a之间存在输出不用于产生图像信号的电信号的伪像素。然后，部件4向像素阵列2的正交投影的内端C位于伪像素区域2b的内端A与读出电路部分23的内端B之间。因此，由于部件4而可能使减少量的放射线入射到其中的像素被视为伪像素，并且不用于产生图像信号。作为结果，从产生可导致伪像的电信号的像素输出的电信号不用于产生图像信号，由此防止出现图像伪像。而且，作为部件4的布局余量，可留出存在于伪像素区域2b的内端A与读出电路部分23的内端B之间的伪像素的尺寸的余量。当在伪像素区域2b的内端A与读出电路部分23的内端B之间存在多个伪像素时，可留出更大的余量。在本实施例中，在伪像素区域中，从像素阵列2的外侧(图3的下侧)向内侧布置十个伪像素，并且，读出电路部分23被设置在从像素阵列2的外侧起包含七个像素的区域中。出于这种原因，三个伪像素被布置于伪像素区域2b的内端A与读出电路部分23的内端B之间，因此，作为部件4的布局余量，可留出三个像素的余量。在本实施例中，部件4向像素阵列2的正交投影的内端C位于从像素阵列2的外侧起的第八个伪像素与第九个伪像素之间，使得部件4覆盖从像素阵列2的外侧起的八个伪像素和读出电路部分23。注意，上述的像素的数量是例子，本发明不限于这些。
这里，如图3所示，在伪像素区域中，扫描电路22的各单位电路部分221被设置在两个相邻像素20的光电转换元件201之间。然后，扫描电路22的单位电路部分221被设置，使得这两个相邻像素20中的一个像素20的光电转换元件201被插入于单位电路部分221与这一个像素20的输出电路部分202之间。而且，在伪像素区域中，构成输出部分的输出缓存器233S和输出缓存器233N被设置在两个相邻像素20的光电转换元件201之间。然后，输出缓存器233S和输出缓存器233N被设置为使得两个相邻像素20中的一个像素20的光电转换元件201被插入于输出缓存器233S和233N与该一个像素20的输出电路部分202之间。该布置使得读出电路部分23能够被适当地设置在伪像素区域中，使得光电转换元件201的布置间距被保持。驱动电路部分21的多个单位电路部分211跨着有效像素区域2a和伪像素区域2b被布置。而且，各单位电路部分211被设置在两个相邻像素20的光电转换元件201之间，使得两个相邻像素20中的一个像素20的光电转换元件201被插入于单位电路部分211与这一个像素20的输出电路部分202之间。
在本实施例中，可通过设置在与柔性布线板3电连接的印刷电路板8上的信号处理部分(未示出)产生图像信号。
闪烁体5将放射线转换成可被各光电转换元件感测的光，并且包含闪烁体层5a和支撑部件5b。闪烁体层5a是将放射线转换成可被各光电转换元件感测的光的层，并且可由例如碱金属卤化物闪烁体形成。闪烁体层120可由通过将诸如CsI:Na和CsI:Tl的碱金属卤化物蒸发到传感器面板110的传感器保护层113上而获得的柱晶的集合来形成。本发明中的放射线为例如X射线、α射线、β射线或γ射线，在本实施例中使用X射线。支撑部件5b是支撑闪烁体层的部件，可由具有比部件4的放射线吸收和/或屏蔽性能低的放射线吸收和/或屏蔽性能的材料构成。可适当地对支撑部件5b使用作为轻金属材料的铝(Al)或诸如碳纤维增强塑料(CFRP)的碳树脂基板。而且，在使用碱金属卤化物闪烁体层且对支撑部件5b使用导电材料的情况下，希望使用表面绝缘以防止闪烁体层的电化学腐蚀的支撑部件5b。在读出电路部分22的内端B相对于闪烁体层5a的面向像素20的表面向像素阵列2的正交投影的外端D位于外侧的结构中，放射线不能被闪烁体层5a充分地吸收。因此，在这种结构中，通过部件4防止放射线入射的效果变得更加明显。
在本实施例中，如图4所示，放射线图像捕获装置100包含容纳基台1、多个半导体基板和部件4的外壳6。在本实施例中，外壳6包含箱部件6a和盖部件6b。盖部件6b可由具有比部件4的放射线吸收和/或屏蔽性能低的放射线吸收和/或屏蔽性能的材料构成，并且，可适当地使用CFRP。盖部件6b可根据像素阵列2被设置。箱部件6a机械支撑盖部件6b。外壳6防止来自外壳6外部的光入射到像素阵列2。在本实施例中，放射线图像捕获装置100还包括与外壳6耦接且机械地支撑部件4的支撑机构7。在支撑机构7中，支撑板7a通过螺杆7b和螺母7c与外壳6耦接，并且，部件4被设置的位置由隔板7c限定。注意，本发明的支撑机制不限于该结构，可以使用与外壳6耦接且可机械地支撑部件4的任何机制。
下面，将参照图5描述各像素20的结构的例子。图5是示出放射线图像捕获装置的一个像素的例子的这一个像素的示意性等价电路图。如上所述，像素20包含光电转换元件201和输出电路部分202。光电转换元件201一般可以为光电二极管。输出电路部分202包含放大器电路部分204、箝位电路部分206、采样和保持电路部分207、以及选择电路部分208。
光电转换元件201包含电荷蓄积部分，并且，电荷蓄积部分与放大器电路部分204的MOS晶体管204a的栅极连接。MOS晶体管204a的源极通过MOS晶体管204b与电流源204c连接。MOS晶体管204a和电流源204c构成源跟随器电路。MOS晶体管204b是启用开关，其在供给到其栅极的启用信号EN切换到活动电平时被接通，并且其将源跟随器电路置于操作状态。
在图5所示的例子中，光电转换元件201的电荷蓄积部分与MOS晶体管204a的栅极构成共用节点，并且，该节点用作将蓄积于电荷蓄积部分中的电荷转换成电压的电荷-电压转换部分。即，在电荷-电压转换部分中，表现由蓄积于电荷蓄积部分中的电荷Q和电荷-电压转换部分的电容值C确定的电压V(＝Q/C)。电荷-电压转换部分通过复位开关203与复位电势Vres连接。复位开关203在复位信号PRES切换到活动电平时被接通，并且，电荷-电压转换部分的电势被复位到复位电势Vres。
箝位电路部分206通过使用箝位电容器206a钳制响应于电荷-电压转换部分的复位电势而由放大器电路部分204输出的噪声。即，箝位电路部分206是用于从响应于由光电转换元件201中的光电转换产生的电荷从源跟随器电路输出的信号消除该噪声的电路。该噪声包含复位时的kTC噪声。通过将箝位信号PCL切换到活动电平以将MOS晶体管206b置于ON状态并然后通过将箝位信号PCL切换到不活动电平以将MOS晶体管206b置于OFF状态，执行钳制。箝位电容器206a的外侧与MOS晶体管206c的栅极连接。MOS晶体管206c的源极通过MOS晶体管206d与电流源206e连接。MOS晶体管206c和电流源206e构成源跟随器电路。MOS晶体管206d是当供给到其栅极的启用信号EN0切换到活动电平时被接通且将源跟随器电路置于操作状态的启用开关。
当光信号采样信号TS切换到活动电平时，响应于由光电转换元件201中的光电转换产生的电荷而从箝位电路部分206输出的信号作为光信号通过开关207Sa被写入到电容器207Sb中。当在紧接着电荷-电压转换部分的电势被复位之后MOS晶体管206b被置于ON状态时从箝位电路部分206输出的信号是噪声。当噪声采样信号TN切换到活动电平时，该噪声通过开关207Na被写入到电容器207Nb中。该噪声包含箝位电路部分206的偏移成分。开关207Sa和电容器207Sb构成信号采样和保持电路207S，并且，开关207Na和电容器207Nb构成噪声采样和保持电路207N。采样和保持电路部分207包含信号采样和保持电路207S以及噪声采样和保持电路207N。
当驱动电路部分21的单位电路部分211将行选择信号VST驱动到活动电平时，保持于电容器207Sb中的信号(光信号)通过MOS晶体管208Sa和行选择开关208Sb被输出到信号线25S。同时，保持于电容器207Nb中的信号(噪声)通过MOS晶体管208Na和行选择开关208Nb被输出到信号线25N。MOS晶体管208Sa和设置在信号线25S中的恒流源235S(在图2中示出)构成源跟随器电路。类似地，MOS晶体管208Na和设置在信号线25N中的恒流源235N(在图2中示出)构成源跟随器电路。MOS晶体管208Sa和行选择开关208Sb构成信号选择电路部分208S，并且，MOS晶体管208Na和行选择开关208Nb构成噪声选择电路部分208N。选择电路部分208包含信号选择电路部分208S和噪声选择电路部分208N。
像素20可包含将多个相邻像素20的光信号相加的相加开关209S。在相加模式中，相加模式信号ADD切换到活动电平，并且，相加开关209S被置于ON状态。因此，相邻像素20的电容器207Sb通过相加开关209S相互连接，并且，光信号被平均化。类似地，像素20可包含将多个相邻像素20的噪声信号相加的相加开关209N。当相加开关209N被置于ON状态时，相邻像素20的电容器207Nb通过相加开关209N相互连接，并且，噪声信号被平均化。相加部分209包含相加开关209S和相加开关209N。
像素20可包含用于改变灵敏度的灵敏度改变部分205。像素20可包含例如第一灵敏度改变开关205a、第二灵敏度改变开关205′a和与它们相关联的电路元件。当第一改变信号WIDE切换到活动电平时，第一灵敏度改变开关205a被接通，并且，第一相加电容器205b的电容值与电荷-电压转换部分的电容值相加。这降低像素20的灵敏度。当第二改变信号WIDE2切换到活动电平时，第二灵敏度改变开关205′a被接通，并且，第二相加电容器205′b的电容值与电荷-电压转换部分的电容值相加。这进一步降低像素201的灵敏度。以这种方式，加入降低像素20的灵敏度的功能使得能够接收更大量的光，因此可加宽动态范围。在第一改变信号WIDE切换到活动电平的情况下，启用信号ENw可切换到活动电平，以使得除了MOS晶体管204a之外，还有MOS晶体管204′a执行源跟随器操作。
下面，将参照图6描述放射线图像捕获装置的操作所需的主要信号。图6是示出放射线图像捕获装置的操作的例子的示意性定时图。复位信号PRES、启用信号EN、箝位信号PCL、光信号采样信号TS和噪声采样信号TN是低活动信号。虽然图6没有示出，但是启用信号EN0可以是与启用信号EN类似的信号。虽然图6没有示出，但是，在第一改变信号WIDE变为活动的情况下，启用信号ENw可以按与启用信号EN相同的方式进行转变。
首先，启用信号EN对于像素阵列2中的所有行变为活动的，光信号采样信号TS以脉冲图案切换到活动电平，并且，光信号被写入到电容器207Sb中。随后，复位信号PRES以脉冲图案切换到活动电平，并且，电荷-电压转换部分的电势被复位。然后，箝位信号PCL以脉冲图案切换到活动电平。当箝位信号PCL处于活动电平时，噪声采样信号TN以脉冲图案切换到活动电平，并且，噪声被写入到电容器207Nb中。
随后，与驱动电路部分21的第一行对应的单位电路部分211将其行选择信号VST(VST0)切换到活动电平。这指的是驱动电路部分21选择像素阵列2的第一行的事实。在这种条件下，与扫描电路22的第一列到最后列对应的单位电路部分211将它们的列选择信号HST(HST0～HSTn)切换到活动电平。这指的是扫描电路22依次选择像素阵列2的第一列到最后列的事实。因此，从输出缓存器233S和233N输出像素阵列2的第一行中的第一列到最后列中的像素的光信号和噪声信号。随后，与驱动电路部分21的第二行对应的单位电路部分211将其行选择信号VST(VST1)切换到活动电平。在这种条件下，与扫描电路22的第一列到最后列对应的单位电路部分211将它们的列选择信号HST(HST0～HSTn)切换到活动电平。执行这种操作，直到最后行，并且，从像素阵列2并行输出的电信号由此被转换成串行电信号，并且由读出电路部分23读取。
(第二实施例)
下面，将参照图7和图8描述根据第二实施例的放射线图像捕获装置的布局。图7是示出根据第二实施例的放射线图像捕获装置的像素阵列的示意性布局的示意图。图8是示出根据第二实施例的放射线图像捕获装置的示意性结构的断面示意图。注意，与图3和图4所示的第一实施例中的部件相同的部件被赋予相同的附图标记，并且，省略其详细描述。
第二实施例中的像素阵列2还在伪像素区域2b中包含第三区域(以下，称为遮光像素区域)2c，在该第三区域中，其光电转换元件201被遮光的像素(以下，称为遮光像素)被布置为输出用于校正图像信号的电信号。图像信号可通过设置在与柔性布线板3电连接的印刷电路板8上的信号处理部分(未示出)被校正。然后，遮光像素区域2c被设置，使得遮光像素区域2c的内端E相对于读出电路部分23的内端B而位于外侧。这种结构使得部件4能够确信地防止放射线入射到遮光像素，并且可提高图像信号的校正精度。
而且，第二实施例中的部件4被紧固到被设置为面向光电转换元件201的支撑部件5b上，使得闪烁体层5a被插入于支撑部件5b与光电转换元件201之间。这种结构使得能够省略第一实施例中的支撑机构7，并且可使得放射线图像捕获装置100的厚度比第一实施例中的薄。
(应用)
下面，参照图9，示出放射线图像捕获装置100到放射线图像捕获系统的应用。由X射线管(放射线源)903产生的X射线(放射线)902穿过被检者或患者900的胸部901，并且，入射到放射线图像捕获装置100。入射的X射线包含关于患者900的身体内部的信息。闪烁体层响应于入射的X射线而发光，其经受光电转换，因此获得电气信息。该信息被转换成数字信号，并且数字信号通过图像处理器(信号处理装置)904经受图像处理，并且可在控制室内的显示器(显示单元)905上被观看。注意，放射线图像捕获系统至少包括放射线图像捕获装置100和处理来自放射线图像捕获装置100的电信号的信号处理装置904。而且，在这种放射线图像捕获系统中，作为在图4和图8中使用的印刷电路板8上的信号处理部分(未示出)的替代，可以在信号处理装置904中产生或校正图像信号。
另外，该信息可通过使用诸如电话线的传送处理单元906被传送到远程位置，并且可在另一位置的医生室等内的显示器(显示装置)207上被显示，或者可被存储于诸如光盘的记录装置中，从而使得远程位置的医生能够进行诊断。该信息也可通过作为记录装置的胶片处理器909被记录于作为记录介质的胶片908中。
本发明不限于上述的实施例，并且，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种变化和修改。另外，为了推广本发明的范围，附上以下权利要求。
本申请要求在2013年11月20日提交的日本专利申请No.2013-240034的权益，在此通过引用将其全部内容并入本文。

Claims (13)

1.一种放射线图像捕获装置，包括：
像素阵列，其中布置有输出与放射线对应的电信号的多个像素；
读出电路部分，其读取从像素阵列输出的电信号；以及
用于防止放射线入射到读出电路部分的部件，
放射线图像捕获装置使得图像信号基于由读出电路部分读取的电信号而产生，
其中，像素阵列包含第一区域和第二区域，在第一区域中，布置有所述多个像素中的用于产生图像信号的一些像素，在第二区域中，第一区域周围的区域的至少一部分中布置有所述多个像素中的不用于产生图像信号并且与所述一些像素不同的其它像素，
其中，读出电路部分被设置在第二区域中，以及
其中，从像素阵列的外侧向内侧，沿像素阵列的至少一个方向按顺序布置读出电路部分的内侧的端部、所述部件向像素阵列的正交投影的内侧的端部、以及第二区域的内侧的端部。
2.根据权利要求1所述的放射线图像捕获装置，其中，所述多个像素中的每一个包含光电转换元件和输出电路部分，所述光电转换元件将由将放射线转换成光的闪烁体转换的光转换成电荷，所述输出电路部分输出通过放大所述电荷所获得的电信号。
3.根据权利要求2所述的放射线图像捕获装置，其中，读出电路部分的内侧的端部相对于闪烁体的面向像素的表面的向像素阵列的正交投影的外侧的端部而位于外侧。
4.根据权利要求2或3所述的放射线图像捕获装置，
其中，读出电路部分包含将从像素阵列并行输出的电信号转换成串行电信号的扫描电路和输出所述串行电信号的输出部分，以及
其中，扫描电路包含多个单位电路部分。
5.根据权利要求4所述的放射线图像捕获装置，其中，所述多个单位电路部分中的一个单位电路部分被设置在两个相邻像素的光电转换元件之间，使得这两个相邻像素中的一个像素的光电转换元件被插入于所述一个单位电路部分与所述一个像素的输出电路部分之间。
6.根据权利要求4或5所述的放射线图像捕获装置，其中，输出部分被设置在两个相邻像素的光电转换元件之间，使得这两个相邻像素中的一个像素的光电转换元件被插入于所述输出部分与所述一个像素的输出电路部分之间。
7.根据权利要求2～6中的任一项所述的放射线图像捕获装置，
其中，所述多个像素和读出电路部分跨着布置于基台上的多个半导体基板被设置，以及
其中，所述部件被设置为防止放射线入射到跨着所述多个半导体基板被设置的读出电路部分。
8.根据权利要求7所述的放射线图像捕获装置，还包括：
外壳，其容纳所述基台、所述多个半导体基板和所述部件；以及
支撑机构，其与所述外壳耦接且机械地支撑所述部件。
9.根据权利要求7所述的放射线图像捕获装置，还包括：
外壳，其容纳所述基台、所述多个半导体基板、所述闪烁体和所述部件，
其中，所述部件被紧固于所述闪烁体上。
10.根据权利要求9所述的放射线图像捕获装置，
其中，所述闪烁体包含将放射线转换成光的闪烁体层和支撑闪烁体层的支撑部件，
其中，支撑部件被设置为面向光电转换元件，使得闪烁体层被插入于支撑部件与光电转换元件之间，以及
其中，所述部件被紧固于支撑部件上。
11.根据权利要求2～10中的任一项所述的放射线图像捕获装置，其中，像素阵列还在第二区域中包含第三区域，在第三区域中，其中光电转换元件被遮光的像素被布置为输出用于校正图像信号的电信号。
12.根据权利要求11所述的放射线图像捕获装置，其中，第三区域的内侧的端部相对于读出电路部分的内侧的端部而位于外侧。
13.一种放射线图像捕获系统，包括：
根据权利要求1～12中的任一项所述的放射线图像捕获装置；以及
处理来自放射线图像捕获装置的电信号的信号处理装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111316133A (zh) * 2017-11-10 2020-06-19 佳能株式会社 放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统
CN111948230A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 佳能株式会社 放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI672952B (zh) * 2014-03-06 2019-09-21 日商新力股份有限公司 影像擷取器件、控制方法及影像擷取裝置
JP2018137336A (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光装置
EP3444843B8 (en) 2017-08-14 2021-03-24 ams International AG Assembly for detecting electromagnetic radiation and method of producing an assembly for detecting electromagnetic radiation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003046075A (ja) * 2001-04-23 2003-02-14 Toshiba Corp Ｘ線平面検出器
US20070257196A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Mathias Hornig X-ray detector
CN102769021A (zh) * 2011-05-02 2012-11-07 台湾积体电路制造股份有限公司 带有经过改进的应力免疫的背面照明图像传感器
JP2013153857A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Canon Inc 放射線撮像システム及びその制御方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001042042A (ja) * 1999-07-27 2001-02-16 Canon Inc 撮像装置
KR102003909B1 (ko) * 2013-06-14 2019-07-25 에스케이하이닉스 주식회사 픽셀 신호 처리 장치 및 그를 이용한 씨모스 이미지 센서
WO2014209453A1 (en) * 2013-06-27 2014-12-31 Varian Medical Systems, Inc. X-ray imager with cmos sensor embedded in tft flat panel

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003046075A (ja) * 2001-04-23 2003-02-14 Toshiba Corp Ｘ線平面検出器
US20070257196A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Mathias Hornig X-ray detector
CN102769021A (zh) * 2011-05-02 2012-11-07 台湾积体电路制造股份有限公司 带有经过改进的应力免疫的背面照明图像传感器
JP2013153857A (ja) * 2012-01-27 2013-08-15 Canon Inc 放射線撮像システム及びその制御方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111316133A (zh) * 2017-11-10 2020-06-19 佳能株式会社 放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统
CN111316133B (zh) * 2017-11-10 2023-08-01 佳能株式会社 放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统
CN111948230A (zh) * 2019-05-17 2020-11-17 佳能株式会社 放射线图像捕获装置和放射线图像捕获系统

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