JP2002341042A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JP2002341042A
JP2002341042A JP2001151058A JP2001151058A JP2002341042A JP 2002341042 A JP2002341042 A JP 2002341042A JP 2001151058 A JP2001151058 A JP 2001151058A JP 2001151058 A JP2001151058 A JP 2001151058A JP 2002341042 A JP2002341042 A JP 2002341042A
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JP
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photoelectric conversion
substrate
housing
conversion device
conversion substrate
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Eiichi Takami
栄一 高見
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 X線撮像装置の軽量化、薄型化を図る。 【解決手段】 放射線を光に変換する蛍光板などの波長
変換材5と、波長変換材5で変換された光を電荷に変換
する光電変換素子及び変換された電荷の読み出しを制御
するTFTなどのスイッチ手段が形成された光電変換基
板4と、光電変換基板4が載置される筐体8と、光電変
換基板4の光電変換素子等を駆動する駆動回路2と、駆
動回路2によって駆動された光電変換素子から読み出さ
れた電荷を処理する信号回路3と、信号回路3で処理さ
れた電荷を伝送するフレキシブル基板9と、光電変換基
板4と筐体8とを接続する接着材6とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療用測定器、非
破壊検査器などに用いられる放射線撮像装置に関するも
のである。
【0002】なお、本明細書では、放射線の範ちゅうに
X線、α線、β線、γ線なども含まれるものとする。
【0003】
【従来の技術】従来、X線撮像装置は、X線を可視光に
変換する蛍光板を有する読み取り系と、蛍光板で変換さ
れた可視光を集める縮小光学系と、縮小光学系で集めら
れたCCD型センサーとを組み合わせて構成されてい
た。
【0004】しかし、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ガラス基板などの基板に形成し、情
報源と等倍の光学系で読み取る密着型センサーを備えた
X線撮像装置が実用化されつつある。
【0005】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、「TF
T」と称する。)の半導体材料としても用いることがで
き、光電変換素子とスイッチ素子であるTFTと同時に
形成することができ好適である。
【0006】ところが、こうしたX線撮像装置を製造す
ると、光電変換素子などを形成するガラス基板などの面
積が大きくなるほど、歩留まりが低くなり、製造コスト
が増大する。
【0007】そこで、複数枚のガラス基板等に光電変換
素子等を形成し、それらを平面的に配列して貼り合せて
なるX線撮像装置が提案されている。
【0008】このように複数の光電変換基板を貼り合わ
せて大面積のX線撮像装置を作製しようとした場合に、
入射面の平面性を保つため各光電変換基板の高さを合せ
るようにガラスなどの基台上に配列している。さらに、
X線撮像装置の環境温度および内部温度上昇等の温度変
化に対応できるように、基台と光電変換基板を同一材料
としている場合が多い。
【0009】図4は、従来の放射線撮像装置の模式的な
平面図である。図5は、図4のB−B’の断面図であ
る。なお、図4,図5には、光電変換素子などを形成し
た光電変換素子基板を4枚貼り合わせた例を示してい
る。
【0010】図4,図5に示した放射線装置は、X線を
光に変換する蛍光板などの波長変換材5と、波長変換材
5で変換された光を電荷に変換する光電変換素子及び変
換された電荷の読み出しを制御するスイッチ素子が形成
された光電変換基板4と、光電変換基板4の光電変換素
子等を駆動する駆動回路2と、駆動回路2によって駆動
された光電変換素子から読み出された電荷を処理する信
号回路3と、光電変換基板4が並べられたガラス基台7
と、ガラス基台7が載置される筐体8と、信号回路3で
処理された電荷を伝送するフレキシブル基板9と、光電
変換基板4とガラス基台7と筐体8とを接続する接着材
6とからなる。
【0011】波長変換材5は、ガドニウム系GOSやC
sIなどにより形成している。
【0012】光電変換基板4は、たとえば厚さが1.1
mmの無アルカリガラスを材料としており、この基板上
にa−Siに代表される光電変換半導体材料によって光
電変換素子及びスイッチ素子を形成したものである。
【0013】駆動回路2,信号回路3は、それぞれプリ
ント回路基板などに形成している。
【0014】基台7は、たとえば厚さが1.1mmの無
アルカリガラスを材料としており、光電変換基板4およ
び筐体8にそれぞれ接着剤等を用いて貼り合わせてい
る。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、複数の光電変換基板を貼り合せた際の入射面の平面
性を維持するためにガラス基台を備えているので、X線
撮像装置全体の軽重量化や薄型化が妨げられている。た
とえば、厚みが1.1mm、面積が430mm×430
mmの無アルカリガラスの重さは500gとなる。
【0016】また、ガラス基台を省くことによって小型
化、軽量化を達成することは可能になるが、装置内の温
度変化などによって、光電変換基板が筐体との熱膨張係
数等の温度特性の差から湾曲してしまい、入射面の平面
性を維持するのが困難となる。これによって、被写体に
照射されて情報を含んだ放射線や可視光を検出した場合
に、画像ピッチのずれなどによって画像が乱れてしまう
のは免れない。
【0017】特に光電変換基板を複数貼り合せた構造の
場合においては、光電変換基板間の隙間において湾曲し
てしまい、画素の中心からの距離が各基板においてずれ
てしまうことも考えられ、そうなった際の画像の補正は
複雑となる。
【0018】そこで、本発明は、入射面の平面性を保ち
つつ、電磁波および放射線撮像装置の軽量化、薄型化を
図ることを課題とする。
【0019】また本発明は、複数枚の光電変換基板を平
面的に配列した光電変換装置において、各基板の温度変
化などによる高さギャップの発生をなくすことにより、
ピントズレ、解像力の低下および感度の低下、表面に蛍
光体を接着する場合の蛍光体の剥れ等の問題が生じない
光電変換装置を簡単な方法で実現することを課題とす
る。
【0020】加えて本発明は、基台上に隣接配置された
基板間の間隙の変化が実質的になく、光電変換素子のピ
ッチずれなどが生じない光電変換装置を提供することを
課題とする。
【0021】
【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、光を電気信号に変換する光電変換素子が
配列された光電変換基板を平面上に複数貼り合わせるよ
うにして筐体に接着された光電変換装置であって、前記
複数の光電変換基板と前記筐体との材料を、各熱膨張係
数が同程度の材料とすることを特徴とする。
【0022】また、本発明の光電変換装置は、筐体の内
面に光を電気信号に変換する光電変換素子を配列してな
ることを特徴とする。
【0023】さらに、本発明の放射線撮像装置は、上記
光電変換装置を備えることを特徴とする。
【0024】さらにまた、本発明の放射線撮像システム
は、上記放射線撮像装置を備えることを特徴とする。
【0025】
【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。
【0026】図1は、本発明の実施形態の放射線撮像装
置の模式的な斜視図である。図2は、図1のX線撮像装
置フレーム(筐体)8内に格納される放射線撮像装置の
平面図である。図3は、図2のA−A’の断面図であ
る。なお、図2,図3には、ガラスからなる光電変換素
子などを形成した光電変換基板を4枚貼り合わせた例を
示している。ここでは放射線としてX線を例に挙げて説
明する。
【0027】図1には、X線源から出射され被写体を通
過したX線が入射するX線入射面1を示している。筐体
8は、光電変換基板4の材料の熱膨張係数と同程度の熱
膨張係数の材料によって形成している。
【0028】図2,図3には、X線を光に変換する蛍光
板などの波長変換材料5と、波長変換材5で変換された
光を電荷に変換する光電変換素子及び変換された電荷の
読み出しを制御するTFTなどのスイッチ手段が形成さ
れた光電変換基板4と、該光電変換基板4が載置される
筐体8と、光電変換基板4の光電変換素子等を駆動する
駆動回路2と、駆動回路2によって駆動された光電変換
素子から読み出された電荷を処理する信号回路3と、信
号回路3で処理された電荷を伝送するフレキシブル基板
9と、光電変換基板4と筐体8とを接続する接着材6と
を示している。
【0029】ここで、本実施形態においては波長変換材
5を設けて放射線を可視光に変換した後に検出を行って
いるが、半導体材料に放射線に対して感応性を有するも
のを用いれば、特にこれを設ける必要はない。
【0030】また駆動回路2,信号回路3は、たとえば
光電変換基板4上に形成してもよい。
【0031】波長変換材5は、ガドニウム系GOSやC
sIなどにより形成している。
【0032】光電変換基板4は、無アルカリガラス、ア
ルミニウム、ステンレス(SUS)、マグネシウム、ポ
リエチレン・テフタレート(PET)、ガラスエポキ
シ、セラミックなどを材料としているが、その中でも無
アルカリガラスが平面性維持や価格などの面において特
に好適に用いられる。この光電変換基板上にa−Siに
代表される光電変換半導体材料によって光電変換素子及
びTFTなどのスイッチ素子を形成している。また、光
電変換基板4は、波長変換材料5および筐体8にそれぞ
れ接着剤等を用いて貼り合わせている。
【0033】ここで、無アルカリガラスの熱膨張係数は
4.7×10-6mm/℃である。アルミニウムの熱膨張
係数は23.1×10-6mm/℃である。ステンレス
(SUS)の熱膨張係数は14.7×10-6mm/℃で
ある。マグネシウムの熱膨張係数は26.0×10-6
m/℃である。ポリエチレン・テフタレート(PET)
の熱膨張係数は30.0×10-6mm/℃である。ガラ
スエポキシの熱膨張係数は15×10-6mm/℃〜20
×10-6mm/℃である。セラミックの熱膨張係数は6
×10-6mm/℃である。
【0034】光電変換基板4と筐体8とはできることな
ら同じ材料を用いるのが好ましいが、熱膨張係数が近け
れば、異なる材料を用いてもよい。具体的には、光電変
換基板4と筐体8とのいずれか一方をアルミニウム、他
方をマグネシウムのような場合である。
【0035】筐体8は貼り合わせ部がなく一枚の平面状
になっており、筐体8上に複数の光電変換基板を貼り合
わせて設置するために、装置内の温度変化などがあった
場合に光電変換基板4の隙間によって光電変換基板4が
たわんでしまい、画素ピッチがずれる。光電変換基板4
と筐体8との熱膨張係数の差が大きければ大きいほど、
ずれは大きくなる。
【0036】熱膨張変化に対する画素ピッチのずれは±
20%程度はその後の画像信号の処理で補正できる。画
素ピッチのずれを±20%以内とするためには、通常放
射線撮像装置を用いる温度環境の場合には、光電変換基
板4と筐体8の熱膨張係数の差は10%以内に設定して
おけばよい。
【0037】接着剤6は、ウレタン系、シリコーン系、
スチレン系、エステル系、塩化ビニル系、エポキシ系の
樹脂などのように、柔軟性のある接着剤としている。
【0038】このように、本実施形態のX線撮像装置
は、ガラス基台7をなくし、筐体8上に光電変換基板4
を複数枚、平面性を維持しながら直接配置することによ
り、X線撮像装置全体を軽量化している。なお、筐体8
上に光電変換素子等を直接形成することで、光電変換基
板4をなくしてもよい。
【0039】なお、本実施形態では、X線撮像装置を例
に説明したが、光電変換装置も同様に軽量化、薄型化で
きる。また、フレキシブル基板9を通じて伝送された電
荷に基づいてX線写真をモニタなどに表示して診療が行
えるようにしたり、係る画像をディスク状の記録媒体な
どに保存できるようにしてもよい。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
筐体と光電変換基板との材料を、各熱膨張係数が同程度
の材料としているので、装置内の温度変化によるピッチ
ずれを低減し且つ、ガラス基板をなくすことができ、そ
の分、光電変換装置や放射線撮像装置を軽量化、薄型化
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のX線撮像装置の筐体8の模
式的な斜視図である。
【図2】図1の筐体8内に格納されるX線撮像装置の平
面図である。
【図3】図2のA−A’の断面図である。
【図4】従来のX線撮像装置の模式的な平面図である。
【図5】図4のB−B’の断面図である。
【符号の説明】
1 X線入射面 2 駆動回路 3 信号回路 4 光電変換基板 5 波長変換材料 6 接着材 7 ガラス基台 8 筐体 9 フレキシブル基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04N 5/32 H01L 27/14 K Fターム(参考) 2G088 EE01 EE30 FF02 GG19 GG20 JJ05 JJ09 JJ37 LL12 4M118 AA10 AB01 BA04 CA01 CB06 CB11 HA20 HA21 HA24 HA26 5C024 AX12 CX01 EX21 5F088 AB05 BA16 BB03 BB07 GA02 GA10 JA17 JA20 LA08

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筐体の中に複数の光電変換素子を配列し
    た光電変換基板を有する光電変換装置において、 前記光電変換基板を前記筐体に直接設置し、前記光電変
    換基板と前記筐体の熱膨張係数を同程度とすることを特
    徴とする光電変換装置。
  2. 【請求項2】 前記筐体と前記光電変換基板の熱膨張係
    数の差が10%以内であることを特徴とする請求項1記
    載の光電変換装置。
  3. 【請求項3】 前記光電変換基板と前記筐体とが同材料
    であることを特徴とする請求項1記載の光電変換装置。
  4. 【請求項4】 前記光電変換基板及び前記筐体の材料
    は、金属、樹脂又はセラミックであることを特徴とする
    請求項1記載の光電変換装置。
  5. 【請求項5】 前記光電変換基板及び前記筐体の材料
    は、無アルカリガラス、アルミニウム、ステンレス、マ
    グネシウム、ポリエチレン・テフタレート、ガラスエポ
    キシであることを特徴とする請求項1記載の光電変換装
    置。
  6. 【請求項6】 前記光電変換基板と前記筐体とが接着材
    によって接着されていることを特徴とする請求項1から
    5のいずれか1項記載の光電変換装置。
  7. 【請求項7】 前記接着材は、ウレタン系、シリコーン
    系、スチレン系、エステル系、塩化ビニル系、エポキシ
    系の樹脂であることを特徴とする請求項6記載の光電変
    換装置。
  8. 【請求項8】 請求項1から7のいずれか1項記載の光
    電変換装置を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
  9. 【請求項9】 請求項8に記載の放射線撮像装置を備え
    ることを特徴とする放射線撮像システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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