JP2005129558A - 超解像画素電極の配置構造及び信号処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高解像度とするために千鳥配置を採用する場合には、配線による静電容量が素子ごとに異なるために、電極部(3)にダミーのセンサー載置部(2)を設けて、静電容量を均一にする。また、接続部の配線長による静電容量は、長さに対応して幅を狭く設定して、静電容量を均一にする。
【選択図】 図3
Description
半導体検出器の場合、前置増幅器とセンサーとの間の静電容量は読み取り信号に大きく影響を与えるが、可視光線のセンサーの場合は信号電流量が大きくとれるので、影響は少なく、後段の信号処理において調整されることも出来る。
これらの素子をリニヤー状、または2次元状に並べるとき、空間解像度は素子の単位面積あたりの数で決まってくる。したがって、解像度を高くするためには、各素子を高密度に配置しなければならないが、ボンディングなど配置技術上の制約により、限界がある。
この解決方法として、素子を千鳥配置として、素子間隔を保ちながらまばらに配置する。このように、まばらな配置とするときに、素子の欠けたところの信号は、時間的に空間的に別の素子の信号をもって補い、それを総合するときに高解像度とする技術を超解像画素構成と呼ぶ。シリコンなどを用いた可視光線の領域で用いるものでは、増幅部分はセンサーと積層構造とすることも出来ることと、微細加工技術も十分微細化が出来るので、配線上の問題はあまり生じない。
しかしながら、高エネルギーX線・ガンマ線の検出器の場合、高エネルギーの入射X線・ガンマ線が増幅器に入射すると集積増幅器を損傷するので、素子部分と増幅部分とを空間的に隔離して、増幅部分は放射線からシールド保護しなければならない。このために、素子と増幅器を配線により結合することとなる。
この場合には、前置増幅器とセンサーとの間の配線による静電容量が大きくなり、読み取り信号に大きく影響を与えることになる。
このためには、センサ部を千鳥配置とするとき、増幅器までの配線による静電容量を各素子についてまったく同じとなるように電極の形状は同じとする。
また、増幅器に配線が絞り込まれるとき配線の長さの違いによる容量の違いを、配線の幅の調整によって行う。
以下に、各センサーにおける静電容量を等しくする構成を示す。
この変形として、図3−cに示すようにダミー部2をセンサー部1より小さな面積とする、すなわち電極部3の引き出し線と同じ幅にすることも考えられる。この場合には、センサーの密度を高めることができる。
図4に示すのは、電極部3の面積を変化させることにより静電容量の均一化を図るものである。図4に示す電極部3は、素子列の中央から両端に向けて電極線幅を減少させ、増幅器の入力につながる電極部3と配線部4の合成容量が同じとなるように、調整されている。千鳥配置のそれぞれにおいて素子のマウント位置は千鳥になっているが増幅器からみて、静電容量はまったく同じである。
図5は千鳥の2列の素子列を向かい合わせて配置し4分の1ピッチずらせて配置している例である。互いの2列の千鳥の素子を合わせると4素子で空間的に1ピッチを構成する。このように構成すると信号読み出しにおいて、向かい合わせの基盤に対し交互に読み出しを行うので、隣接する素子からの漏洩信号が減衰してから隣接素子の読み出しを行えるので、互いに隣接する素子の信号の影響を避けることが出来る。
また、向かい合わせの素子列に対する増幅器を隔離して設置することにより、同時に高エネルギー線が両増幅器に入射することなく、一時障害を受けなかった増幅器の信号で障害を受けた信号を補完することにより、高エネルギー放射線妨害を修復することが出来る。
このときの千鳥配置の2列をC列とD列とする。向かい合わせに配置するために位置決め用の凹凸11を設けておくと位置合わせに有用である。
A列、C列、D列の順番に放射線照射が移動するものとする。A列信号はメモリーの1a,5a,9a,……番地に、B列信号は3b,7b,11b,……番地に、C列信号は4c,8c,12c,……番地に、D列信号は2d,6d,10d,……番地に記録される。対象物の移動時間単位を素子の配置の空間の移動単位と合わせて考えれば、B列信号を3単位遅らせ、A列信号を2単位、C列信号を1単位遅らせてD列信号の時間と合成して出力信号とすれば、1,2,3,4,5,6,……の合成信号が得られる。
このとき、素子からの信号の読み取りのタイミングと位相に関して、本発明は隣り合う素子からの影響を避けることと、均一な信号の得られるように、配線静電容量を合わせるように工夫される。
放射線検出器の特殊性として、高エネルギーの放射線が増幅器に入射すると増幅器が損傷するためにセンサー部分と隔離して配置しなければならないことと、散乱放射線による影響を避けるために、空間的に離れた位置に増幅器が一対となって配置されていることは画像信号の修復を行う場合に極めて大きな利点がある。
図6においては2次元センサー9から引き出された電極部はセンサー下面に2次元に配置されている。この2次元をフレキシブル配線10により1列ごとに増幅部5に接続する。2次元端子をS(m,n)とすると、S(1,j)(ここでj=1…nまでの整数)を1つのフレキシブル配線10に接続し、m個のフレキシブル配線10を用いるものとする。図6では、増幅部5手前の端子からS(1,1),S(1,2)…S(2,1),S(2,2)…と接続されているが、他に手前からS(1,1),S(2,1),S(3,1)…S(1,2),S(2,2),S(3,2)…と接続することも考えられる。
図7に示す引き出し線の配置はプリント基板においては一般的である。この場合にも静電容量を均一化する構造が採用できる。
多層基盤において、各段の配線を図8に示すように配置し、この各段の基盤を図9に示すように重ね合わせて、センサー部1からの配線を垂直方向に貫き接続する。これらの配線においても、静電容量を均一にするための先に述べた構造が採用できる。
また、図10に示すように1乃至4段目のパターンを図8とは逆に配置することも可能である。
2 ダミー部
3 電極部
4 配線部
5 増幅部
6 シールド
7 増幅部基盤
8 センサー基盤
9 2次元センサー
10 フレキシブル基盤
11 位置決め用凹凸
Claims (7)
- センサー素子の寸法により決まる解像度以上の解像度を得るために複数のセンサー部を千鳥状などにずらせて配置した高エネルギーX線、ガンマ線の検出装置において、複数のセンサー部と、該センサー部が載置される複数の電極部と、増幅部と、前記電極部と前記増幅部とを接続する複数の配線部とからなり、各電極部と各配線部による合成静電容量を各センサー間で一致させるために、前記センサー部が載置される前記電極部及び前記配線部のパターンの面積を各センサー間で概ね一致させてなる超解像画素電極の配置構造。
- センサー素子の寸法により決まる解像度以上の解像度を得るために複数のセンサー部を千鳥状などにずらせて配置した高エネルギーX線、ガンマ線の検出装置において、複数のセンサー部と、該センサー部が載置される複数の電極部と、増幅部と、前記電極部と前記増幅部とを接続する複数の配線部とからなり、センサー部を載置する電極部にセンサー部が載置されないダミー部を設け、各電極部のパターンを同一形状として、各電極部における静電容量を等しくしてなる超解像画素電極の配置構造。
- センサー素子の寸法により決まる解像度以上の解像度を得るために複数のセンサー部を千鳥状などにずらせて配置した高エネルギーX線、ガンマ線の検出装置において、複数のセンサー部と、該センサー部が載置される複数の電極部と、増幅部と、前記電極部と前記増幅部とを接続する複数の配線部とからなり、センサー部を載置する電極部にセンサー部が載置されないダミー部を設け、各電極部のパターンを同一面積として、各電極部における静電容量を等しくしてなる超解像画素電極の配置構造。
- 複数のセンサー部を配置した高エネルギーX線、ガンマ線の検出装置において、複数のセンサー部と、該センサー部が載置される複数の電極部と、増幅部と、前記電極部と前記増幅部とを接続する複数の配線部とからなり、各電極部とこれに接続される各配線部による合成静電容量を各センサー間で一致させるために、各電極部の面積を異ならせることにより、各配線部の長さの違いによる静電容量差を打ち消すようにしてなる超解像画素電極の配置構造。
- 複数のセンサー部を配置した高エネルギーX線、ガンマ線の検出装置において、複数のセンサー部と、該センサー部が載置される複数の電極部と、増幅部と、前記電極部と前記増幅部とを接続する複数の配線部とからなり、各電極部とこれに接続される各配線部による合成静電容量を各センサー間で一致させるために、各配線部の幅を異ならせることにより各配線部の面積をほぼ等しくして、各配線部の長さの違いによる静電容量差を打ち消すようにしてなる超解像画素電極の配置構造。
- 前記複数のセンサー部と、前記複数の電極部と、前記複数の配線部と、前記増幅部とからなる検出装置を1ブロックとし、同様の検出装置1ブロックとを対向配置にしてセンサー部の画素数を倍増してなる請求項1乃至5記載の超解像画素電極の配置構造。
- 前記複数のセンサー部からの信号抽出を、時系列において第1のブロックの第1センサー部の次には、対向ブロックの第1センサー部から行い、その次には第1のブロックの第2センサー部から行うようにして、順次これを最終センサー部まで繰り返し、隣接配線部からの漏洩信号の影響を軽減してなる請求項6記載の超解像画素電極の配置構造における信号処理方法。
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