JP2017062210A - Radiation image imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射線を検出して放射線の強度分布に対応する電気信号を出力する放射線画像撮影装置に関する。 The present invention relates to a radiographic imaging apparatus that detects radiation and outputs an electrical signal corresponding to the intensity distribution of the radiation.
図12に示すような、放射線画像撮影装置100が知られている。この放射線画像撮影装置100は、図示しない被写体を透過してきたX線Rを用いて被写体を撮影する。放射線画像撮影装置100は、基板101と、この基板101上に設けられた薄膜トランジスタ(以下、TFTという)回路部102と、フォトダイオードアレイ103と、フォトダイオードアレイ103の上に配置されたシンチレータ104と、を備えている。フォトダイオードアレイ103は、画素毎に配置された多数のフォトダイオードを備えている。図12では、互いに隣接して配置された5つのフォトダイオードS1〜S5を示す。シンチレータ104は、入射したX線を光(可視光)に変換する機能を有する。シンチレータ104において、X線から光に変換する効率を高めるには、シンチレータの厚さを厚くすることが知られている。
A
この他の従来の技術としては、例えば、特許文献1に記載された放射線検出装置が知られている。この放射線検出装置は、上下2層のシンチレータを備える。これらシンチレータは、異なる2つの波長帯域の光を発する。
As another conventional technique, for example, a radiation detection apparatus described in
図12に示す放射線画像撮影装置100では、シンチレータ104における所定の位置、例えば、フォトダイオードS2の上方位置に、X線Rが入射した場合、フォトダイオードS2の上方に位置する発光点LでX線Rが光に変換される。この発光点Lで発光する光は、全方向に向けて拡散する。したがって、発光点Lの直下のフォトダイオードS2に隣接するフォトダイオードS1,S3,S4などにも光(変換光)が入射する。図12では、発光点LからフォトダイオードS2に向かう光をF1、フォトダイオードS1に向かう光をF2、フォトダイオードS3に向かう光をF3、フォトダイオードS4に向かう光をF4で示す。図12に示すように、発光点Lの直下のフォトダイオードS2で強度の高い光が検出される。しかし、この放射線画像撮影装置100では、このフォトダイオードS2の近傍のフォトダイオードS1,S3,S4などでも可視光が検出され、所謂クロストークが発生する。このようなクロストークが発生すると、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性が低下する。
In the
フォトダイオードへ光を導く機能を有する多数の柱状結晶が起立するように配置されたシンチレータが提案されている。しかし、このようなシンチレータを用いても、柱状結晶同士の界面からも散乱した光が隣接する画素へ入射するため、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性を低下させるノイズの発生を防止できない。 A scintillator has been proposed in which a large number of columnar crystals having a function of guiding light to a photodiode are erected. However, even with such a scintillator, light scattered from the interface between the columnar crystals enters the adjacent pixels, preventing the occurrence of noise that degrades the contrast, resolution, detection resolution, and other characteristics of the captured image. Can not.
X線から光に変換する効率を高めるためにシンチレータの厚さを厚くした場合は、シンチレータ内の発光点からフォトダイオードに到達するまでに、光の光路長が長くなる。このため、光がフォトダイオードに到達する前に散乱して検出分解能が低下するという課題がある。これらの課題は、上記特許文献1に開示された放射線検出装置や、上記柱状結晶のシンチレータを備えた放射線画像撮影装置などにおいても同様に存在する。
When the thickness of the scintillator is increased in order to increase the efficiency of conversion from X-rays to light, the optical path length of the light becomes long before reaching the photodiode from the light emitting point in the scintillator. For this reason, there is a problem that the light is scattered before reaching the photodiode and the detection resolution is lowered. These problems similarly exist in the radiation detection apparatus disclosed in
上述の撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性の低下を防止するには、X線発生源の照射出力を高める必要がある。この場合、撮像時における放射線の被曝線量が増加するという問題が発生する。 In order to prevent deterioration of characteristics such as the contrast, resolution, and detection resolution of the captured image described above, it is necessary to increase the irradiation output of the X-ray generation source. In this case, the problem that the radiation exposure dose at the time of imaging increases occurs.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、放射線が入射した箇所の近傍でノイズが発生することを抑制し、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性を向上させ、撮像時における放射線の被曝線量の低線量化を可能にする放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, suppresses the occurrence of noise in the vicinity of the location where radiation is incident, and improves characteristics such as contrast, resolution, and detection resolution of the captured image, An object of the present invention is to provide a radiographic imaging apparatus that can reduce the radiation exposure dose during imaging.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る放射線画像撮影装置の態様は、基板と、この基板に配置されてそれぞれ画素を構成する、複数の光センサ部と、それぞれの前記光センサ部に対して、一つずつ対向するように配置された、複数のシンチレータ部と、を備え、光センサ部の検出波長帯域とこの光センサ部と対向するシンチレータ部の発光波長帯域との重なる波長領域が、互いに隣接する画素間で分離していることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an aspect of a radiographic imaging apparatus according to the present invention includes a substrate, a plurality of photosensor units that are arranged on the substrate and respectively constitute pixels, and each A plurality of scintillator units arranged to face the photosensor unit one by one, and a detection wavelength band of the photosensor unit and a light emission wavelength band of the scintillator unit facing the photosensor unit, Is characterized in that the overlapping wavelength regions are separated between adjacent pixels.
上記態様としては、光センサ部が光電変換層を備え、光電変換層が、この光センサ部に対して対向するシンチレータ部の発光波長帯域の光で光電変換を行い、この光センサ部に隣接する光センサ部に対して対向するシンチレータ部の発光波長帯域の光で光電変換を行わないように設定することが好ましい。 As an aspect described above, the optical sensor unit includes a photoelectric conversion layer, and the photoelectric conversion layer performs photoelectric conversion with light in the emission wavelength band of the scintillator unit facing the optical sensor unit, and is adjacent to the optical sensor unit. It is preferable to set so that photoelectric conversion is not performed with light in the emission wavelength band of the scintillator unit facing the optical sensor unit.
上記態様としては、光センサ部にカラーフィルタ部が設けられ、このカラーフィルタ部は、この光センサ部に対して対向するシンチレータ部の発光波長帯域の光を透過させ、この光センサ部に隣接する光センサ部に対して対向するシンチレータ部の発光波長帯域の光の透過を遮断することが好ましい。 In the above-described aspect, the color filter unit is provided in the optical sensor unit, and the color filter unit transmits light in the emission wavelength band of the scintillator unit facing the optical sensor unit and is adjacent to the optical sensor unit. It is preferable to block the transmission of light in the emission wavelength band of the scintillator unit facing the optical sensor unit.
上記態様としては、互いに隣接する光センサ部の光電変換層が、互いに異なる半導体層の対であってもよい。 In the above aspect, the photoelectric conversion layers of the photosensor units adjacent to each other may be a pair of different semiconductor layers.
上記態様としては、半導体層の対のうち、一方は非晶質シリコンで形成され、半導体層の対の他方は多結晶シリコンで形成されていてもよい。 In the above aspect, one of the pair of semiconductor layers may be formed of amorphous silicon, and the other of the pair of semiconductor layers may be formed of polycrystalline silicon.
上記態様としては、半導体層の対が、半導体材料が同じで、互いに不純物ドープ量が異なる構成であってもよい。 As the above aspect, the semiconductor layer pair may have the same semiconductor material and different impurity doping amounts.
上記態様としては、上記光センサ部は基板上に配置され、シンチレータ部は光センサ部の上に配置され、シンチレータ部には、このシンチレータ部における光センサ部と反対側の方向から放射線が入射される構成が好ましい。 In the above aspect, the optical sensor unit is disposed on the substrate, the scintillator unit is disposed on the optical sensor unit, and radiation is incident on the scintillator unit from a direction opposite to the optical sensor unit in the scintillator unit. The configuration is preferable.
上記態様としては、基板上に反射膜が形成され、シンチレータ部は反射膜上に配置され、光センサ部はシンチレータ部の上に配置され、シンチレータ部には、光センサ部を通過した放射線が入射される構成としてもよい。 In the above aspect, the reflective film is formed on the substrate, the scintillator unit is disposed on the reflective film, the optical sensor unit is disposed on the scintillator unit, and radiation that has passed through the optical sensor unit is incident on the scintillator unit. It is good also as a structure to be made.
本発明に係る放射線画像撮影装置によれば、クロストークにより近傍の画素でノイズが発生することを抑制し、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性を向上させ、撮像時における放射線の被曝線量の低線量化を図ることができる。 According to the radiographic imaging device of the present invention, it is possible to suppress the occurrence of noise in neighboring pixels due to crosstalk, improve the characteristics of the captured image, such as contrast, resolution, detection resolution, and the like. The dose can be reduced.
以下に、本発明の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の詳細を図面に基づいて説明する。但し、図面は模式的なものであり、各部材の寸法や寸法の比率や形状などは現実のものと異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率や形状が異なる部分が含まれている。 Below, the detail of the radiographic imaging apparatus which concerns on embodiment of this invention is demonstrated based on drawing. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the dimensions, ratios and shapes of the members are different from actual ones. In addition, the drawings include portions having different dimensional relationships, ratios, and shapes.
[第1の実施の形態]
先ず、本発明の第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置の構成の概略を説明する。本実施の形態に係る放射線画像撮影装置は、カラーフィルタを備えない構成例である。本実施の形態に係る放射線画像撮影装置は、基板と、この基板に配置された複数の光センサ部と、それぞれの光センサ部に対して、一つずつ対向するように配置された、複数のシンチレータ部と、を備える。
[First Embodiment]
First, an outline of the configuration of the radiographic image capturing apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. The radiographic image capturing apparatus according to the present embodiment is a configuration example that does not include a color filter. The radiographic imaging device according to the present embodiment includes a substrate, a plurality of photosensor units arranged on the substrate, and a plurality of photosensor units arranged to face each photosensor unit one by one. A scintillator section.
この放射線画像撮影装置の特徴は、基板と、この基板に配置されてそれぞれ画素を構成する、複数の光センサ部と、それぞれの光センサ部に対して、一つずつ対向するように配置された、複数のシンチレータ部と、を備え、光センサ部の検出波長帯域とこの光センサ部と対向するシンチレータ部の発光波長帯域との重なる波長領域が、互いに隣接する画素間で分離していることである。光センサ部は、隣接する画素のシンチレータ部からの光を検出しないように検出波長帯域が設定されている。なお、本実施の形態における画素とは、個々の光センサ部が占有する光検出の1単位の領域であり、基板上にマトリクス状に配置されている。 The radiographic imaging device is characterized by a substrate, a plurality of optical sensor units arranged on the substrate and constituting pixels, respectively, and arranged to face each of the optical sensor units one by one. A plurality of scintillator units, and a wavelength region where a detection wavelength band of the optical sensor unit and an emission wavelength band of the scintillator unit facing the optical sensor unit overlap is separated between adjacent pixels. is there. The detection wavelength band of the optical sensor unit is set so as not to detect light from the scintillator unit of the adjacent pixel. Note that the pixel in this embodiment is an area of one unit of light detection occupied by each optical sensor unit, and is arranged in a matrix on the substrate.
以下、図1〜図3を用いて、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置1の構成を具体的に説明する。図1に示すように、放射線画像撮影装置1は、基板としてのガラス基板2と、このガラス基板2の表面に形成されたTFT回路部3と、TFT回路部3の上に形成された光センサアレイ4と、シンチレータアレイ5と、を備える。
Hereinafter, the configuration of the
(TFT回路部)
図2に示すように、TFT回路部3は、画素毎に、スイッチング素子としてのTFT31を備える。すなわち、これらのTFT31は、ガラス基板2の表面にマトリクス状に配置されている。この他に、TFT回路部3は、図示しない、電荷蓄積用のキャパシタ、ゲート線、データ線などを備える。
(TFT circuit part)
As shown in FIG. 2, the
TFT31は、ガラス基板2の表面に形成されたゲート電極32と、ゲート電極32およびガラス基板2の表面を覆うゲート絶縁膜33と、ゲート電極32と対向するように形成された半導体層34と、半導体層34のゲート電極32を挟む一方側に接合するように配置されたソース電極35と、半導体層34のゲート電極32を挟む他方側に接合するように配置されたドレイン電極36と、を備える。さらに、これらTFT31とゲート絶縁膜33の上には、層間絶縁膜37が形成されている。
The
(光センサアレイ)
図1に示すように、光センサアレイ4は、第1の検出波長帯域を持つ第1光センサ部4Aと、第2の検出波長帯域を持つ第2光センサ部4Bと、がマトリクスの縦列および横列において交互に配置されている。第1光センサ部4Aと第2光センサ部4Bは、フォトダイオードで構成されている。
(Optical sensor array)
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、光センサアレイ4は、層間絶縁膜37の上に画素領域毎にパターン形成された多数の画素電極41と、これら画素電極41および層間絶縁膜37上に撮影領域全体に亘って形成された光電変換層42と、光電変換層42の上に形成された透明電極43と、を備える。画素電極41は、金属などの導電性材料で形成されている。
As shown in FIG. 2, the
図1および図2に示すように、光電変換層42は、非晶質シリコンでなる第1光電変換層42Aと、多結晶シリコンでなる第2光電変換層42Bと、で構成されている。これら第1光電変換層42Aおよび第2光電変換層42Bは、画素電極41と略同様の大きさで画素電極41と重なるように配置されている。図3に示すように、光電変換層42は、第1光電変換層42Aと、第2光電変換層42Bと、が縦列と横列とにおいて交互に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施の形態では、透明電極43が、光センサアレイ4の共通電極として、撮影領域全体に亘って形成されている。図1および図2に示すように、第1光センサ部4Aは、画素電極41と、第1光電変換層42Aと、透明電極43と、で構成されている。第2光センサ部4Bは、画素電極41と、第2光電変換層42Bと、透明電極43と、で構成されている。そして、それぞれの画素電極41は、層間絶縁膜37に形成されたコンタクトホールに埋め込まれた取り出し電極38を介して、対応する画素領域に形成されたTFT31のドレイン電極36に接続されている。
In the present embodiment, the
第1光センサ部4Aは、非晶質シリコンでなる第1光電変換層42Aを備えるため、所定の第1の検出波長帯域(例えば、300nm〜700nm)を持つように設定されている。第2光センサ部4Bは、多結晶シリコンでなる第2光電変換層42Bを備えるため、所定の第2の検出波長帯域(例えば、500nm〜900nm)を持つように設定されている。なお、第1の検出波長帯域と第2の検出波長帯域とは、重ならないように設定されている。
Since the
(シンチレータアレイ)
図1および図2に示すように、シンチレータアレイ5は、透明電極43の上に形成されている。シンチレータアレイ5は、第1シンチレータ部5Aと、第2シンチレータ部5Bと、が縦列および横列において交互に配置されている。そして、第1シンチレータ部5Aは、第1光センサ部4Aの上に対応して形成されている。第2シンチレータ部5Bは、第2光センサ部4Bの上に対応して形成されている。
(Scintillator array)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施の形態では、シンチレータアレイ5を構成するシンチレータ材料としては、CsI:Tl,Gd2O2S:Tb,LaBr3:Ceなどから選択することができる。これらの材料から、第1光センサ部4Aの第1の検出波長帯域内に入る発光波長帯域となる材料、第2光センサ部4Bの第2の検出波長帯域内に入る発光波長帯域となる材料を選択すればよい。第1シンチレータ部5Aや第2シンチレータ部5Bは、これらの材料を、例えば蒸着法、印刷法などを用いて形成することができる。
In the present embodiment, the scintillator material constituting the
第1光センサ部4Aの検出波長帯域とこの第1光センサ部4Aと対向する第1シンチレータ部5Aの発光波長帯域との重なる波長領域は、隣接する画素における第2光センサ部4Bの検出波長帯域とこの第2光センサ部4Bと対向する第2シンチレータ部5Bの発光波長帯域との重なる波長領域と分離している。
The wavelength region where the detection wavelength band of the first
換言すると、第1光電変換層42Aは、第1光センサ部4Aに対して対向する第1シンチレータ部5Aの発光波長帯域の光で光電変換を行う。そして、第1光電変換層42Aは、第1光センサ部4Aに隣接する第2光センサ部4Bに対して対向する第2シンチレータ5B部の発光波長帯域の光で光電変換を行わないように設定されている。第2光電変換層42Bは、第2光センサ部4Bに対して対向する第2シンチレータ部5Bの発光波長帯域の光で光電変換を行う。そして、第2光電変換層42Bは、第2光センサ部4Bに隣接する第1光センサ部4Aに対して対向する第1シンチレータ5A部の発光波長帯域の光で光電変換を行わないように設定されている。
In other words, the first
本実施の形態に係る放射線画像撮影装置1においては、図10または図11に示すような発光波長帯域と検出波長帯域の設定も適用することができる。すなわち、図10は、互いに隣接する画素間において、第1シンチレータ部5Aと第2シンチレータ部5Bの発光波長帯域が部分的に重複している場合である。この場合、この第1シンチレータ部5Aに対向する第1光センサ部4Aの検出波長帯域と、この第2シンチレータ部5Bに対向する第2光センサ部4Bの検出波長帯域とが重複しなければ、互いにクロストークすることなく検出信号Aと検出信号Bを分離できる。
In the radiographic
図11は、互いに隣接する画素間において、第1光センサ部4Aと第2光センサ部4Bの検出波長帯域が部分的に重複している場合である。この場合、この第1光センサ部4Aと対向する第1シンチレータ部5Aの検出波長帯域と、この第2光センサ部4Bに対向する第2シンチレータ部5Bの検出波長帯域と、が重複しなければ、互いにクロストークすることなく検出信号aと検出信号bを分離できる。もちろん、互いに隣接する画素間において、第1光センサ部4Aと第2光センサ部4Bの検出波長帯域同士が分離し、かつ第1シンチレータ部5Aと第2光センサ部5Bの発光波長帯域同士が分離した構成としてもよい。この場合は、第1光センサ部4Aの検出波長帯域と第1シンチレータ部5Aの発光波長帯域が重複し、第2光センサ部4Bの検出波長帯域と第2シンチレータ部5Bの発光波長帯域が重複していればよい。
FIG. 11 shows a case where the detection wavelength bands of the first
(光電変換層の製造方法)
ここで、図4−1および図4−2を用いて、光電変換層42の製造方法について簡単に説明する。図4−1に示すように、TFT回路部3および画素電極41が形成されたガラス基板2を用意する。そして、そのガラス基板2の表面の撮影領域全体に亘って、例えば、真空蒸着法、化学気相成長法などを用いて非晶質シリコンでなる第1光電変換層42Aを所定の厚さに堆積させる。
(Method for producing photoelectric conversion layer)
Here, the manufacturing method of the photoelectric converting
次に、図4−2に示すように、非晶質シリコンでなる第1光電変換層42Aの上から選択的にレーザ照射(図中矢印で示す)を行ってアニールする。このとき、選択的にレーザ照射された箇所は、図3に示すようなパターンとなるようにする。すなわち、このレーザ照射された箇所は、非晶質シリコンでなる第1光電変換層42Aが多結晶シリコンに変えられて第2光電変換層42Bになる。
Next, as shown in FIG. 4B, annealing is performed by selectively performing laser irradiation (indicated by an arrow in the drawing) on the first
(第1の実施の形態の作用および効果)
以上、第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1の構成について説明した。次に、この放射線画像撮影装置1の作用、効果について説明する。
(Operation and effect of the first embodiment)
The configuration of the radiographic
図1に示すように、放射線画像撮影装置1において、第1シンチレータ部5AにX線Rが入射した場合、第1シンチレータ部5Aの上部に位置する発光点LでX線Rが光に変換される。この発光点Lで発光する光は、第1の発光波長帯域の光であり、全方向に拡散する。したがって、発光点Lの直下の第1光センサ部4Aに隣接する第2光センサ部4Bにも光(変換光)が入射する。図1では、発光点Lから第1光センサ部4Aに向かう光をF5,F7、両側の第2光センサ部4Bに向かう光をF6,F8で示す。
As shown in FIG. 1, in the
図1に示すように、発光点Lの直下の第1光センサ部4Aで強度の高い光が検出される。これは、第1光センサ部4Aが第1の検出波長帯域に設定されているため、光F5,F7が光電変換に寄与する。この第1光センサ部4Aに隣接する両側の第2光センサ部4Bには、光F6,F8が入射する。しかし、光F6,F8が入射する第2光センサ部4Bの第2光電変換層42Bは、第1の発光波長帯域の光で光電変換を起こさないため、発光点Lからの光は検出しない。このため、放射線画像撮影装置1では、所謂クロストークが発生せず、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性の低下を防止できる。
As shown in FIG. 1, high intensity light is detected by the first
このように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置1では、第1シンチレータ部5Aの発光波長帯域と第1光センサ部4Aの検出波長帯域とを対応させている。また、第2シンチレータ部5Bの発光波長帯域と第2光センサ部4Bの検出波長帯域とを対応させている。このため、隣接する画素間での検出波長帯域が重ならない(異なる)ように設計することで、シンチレータアレイ5内で発光が拡散することに起因するノイズの発生を抑制できる。
Thus, in the
本実施の形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、クロストークに起因する隣接画素へのノイズを抑制することで、撮影画像のコントラスト、解像度が向上する。このため、本実施の形態の放射線画像撮影装置1によれば、撮影時のX線Rの照射量を低減することが可能となり、被曝線量を抑制できる。
According to the radiographic
一般に、X線Rから光に変換する効率を高めるためにシンチレータアレイ5の厚さを厚くした場合は、シンチレータアレイ5内の発光点から光センサアレイ4側に到達するまでに、光の光路長が長くなって検出分解能が低下するという課題がある。しかし、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置1によれば、クロストークの発生を防止できるため、検出分解能の低下を抑制できる。
In general, when the thickness of the
(第1の実施の形態の変形例1)
図5は、第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1の変形例1を示す。上述の第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1では、光センサアレイ4を構成する透明電極43が共通電極であったが、図5に示す放射線画像撮影装置1Aのように、画素毎に分離された透明電極43であってもよい。なお、この変形例1における他の構成は、上記の第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1と同様である。
(
FIG. 5 shows a first modification of the radiographic
(第1の実施の形態の変形例2)
図6は、第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1の変形例2を示す。上述の第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1では、光電変換層42を、第1光電変換層42Aと第2光電変換層42Bとで構成したが、図6に示すように、光電変換層42を、第1光電変換層42Aと、第2光電変換層42Bと、第3光電変換層42Cと、第4光電変換層42Dの4つの光電変換層を備える構成としてもよい。
(
FIG. 6 shows a second modification of the radiographic
この変形例2では、光電変換層42の構成の変更に伴って、シンチレータアレイ5を、第1シンチレータ部5Aと、第2シンチレータ部5Bと、図示しない第3シンチレータ部と、図示しない第4シンチレータ部と、を光電変換層42に対応して配置することが必要となる。この変形例2では、第1シンチレータ部5Aの発光波長帯域と第1光電変換層42Aの検出波長帯域とを対応させ、第2シンチレータ部5Bの発光波長帯域と第2光電変換層42Bの検出波長帯域とを対応させ、図示しない第3シンチレータ部の発光波長帯域と第3光電変換層42Cの検出波長帯域とを対応させ、図示しない第4シンチレータ部の発光波長帯域と第4光電変換層42Dの検出波長帯域とを対応させればよい。
In the second modification, the
この変形例2によれば、一つの画素に着目したときに、その画素の四方の画素および4つの斜め隣の4つ画素へのクロストークの発生をさらに抑制できるという効果がある。すなわち、図6において、第1光電変換層42Aに着目したときに、図中上下方向の両側に第4光電変換層42Dが配置され、左右方向の両側に第2光電変換層42Bが配置され、4つの斜め隣に第3光電変換層42Cが配置された構成なり、さらにクロストークの発生を抑制できる。
According to the second modification, when attention is paid to one pixel, it is possible to further suppress the occurrence of crosstalk to the four pixels of the pixel and the four diagonally adjacent four pixels. That is, in FIG. 6, when focusing on the first
(第1の実施の形態の変形例3)
図7は、第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1の変形例3である放射線画像撮影装置1Bを示す。上述の第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1では、光電変換層42を非晶質シリコンで形成した第1光電変換層42Aに選択的にレーザアニールを施し、多結晶シリコンに変化した第2光電変換層42Bを形成した。この変形例3に係る放射線画像撮影装置1Bでは、第1光電変換層42Eと、第2光電変換層42Fと、を別々に、異なる材料で作製したものである。
(
FIG. 7 shows a radiographic
異なる材料としては、例えば、ケイ素(Si)系半導体材料としての単結晶シリコン、多結晶シリコン、非晶質シリコンなどや、化合物半導体系半導体材料としてのCdTe(テルル化カドミウム)、GaAs(ヒ化ガリウム)、CuInGaSe(銅・インジウム・ガリウム・セレンの化合物)や、有機系半導体材料などの各種の半導体材料を適用することができる。このように、異なる材料を用いて第1光電変換層42Aと第2光電変換層42Bとを作り分けることにより、第1光電変換層42Aと第2光電変換層42Bの検出波長帯域を確実に分離することが容易になる。
Examples of different materials include single crystal silicon, polycrystalline silicon, and amorphous silicon as silicon (Si) -based semiconductor materials, and CdTe (cadmium telluride) and GaAs (gallium arsenide) as compound semiconductor-based semiconductor materials. ), CuInGaSe (a compound of copper, indium, gallium, and selenium) and various semiconductor materials such as organic semiconductor materials can be applied. In this way, by separately forming the first
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態に係る放射線画像撮影装置10について説明する。図8は、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置10の要部断面を示す。この放射線画像撮影装置10は、反射膜を備えた構成例である。なお、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置10の構成において、上記第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1と同一部材は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a
図8に示すように、この放射線画像撮影装置10は、ガラス基板2と、ガラス基板2の表面の撮影領域全体に亘って形成された反射膜6と、シンチレータアレイ5と、光センサアレイ4と、TFT回路部3と、を備えている。反射膜6の材料としては、Al,Ag,Ni,Auなどを用いることができる。シンチレータアレイ5を構成する第1シンチレータ部5Aと第2シンチレータ部5Bは、光センサアレイ4の第1光センサ部4Aと第2光センサ部4Bとに対応するように重ねられている。
As shown in FIG. 8, the
この放射線画像撮影装置10では、X線RをTFT回路部3側から入射させるようになっている。X線RはTFT回路部3や光センサ部4では検出されず、シンチレータアレイ5内に入射してから光に変換される。シンチレータアレイ5のそれぞれの第1シンチレータ部5Aや第2シンチレータ部5Bで変換された光は、反射膜6でも反射されて光センサアレイ4側に入射するため、光捕集機能が高く、撮影画像のコントラストを向上できる。なお、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置10における他の作用よび効果は、上記の第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1と同様である。
In this
[第3の実施の形態]
次に、図9を用いて、本発明の第3の実施の形態に係る放射線画像撮影装置20について説明する。本実施の形態に係る放射線画像撮影装置20は、カラーフィルタを備えた構成例である。なお、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置20の構成において、上記第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1と同一部材は、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a
図9に示すように、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置20は、ガラス基板2上に、TFT回路部3と、光センサアレイ4と、カラーフィルタアレイ7と、シンチレータアレイ8と、備えている。光センサアレイ4は、画素領域毎にパターン形成された画素電極41と、光電変換層42と、共通電極としての透明電極43と、備えている。
As shown in FIG. 9, the radiographic
本実施の形態では、光電変換層42が単一層で形成されている。すなわち、光電変換層42は、撮影領域全体に共通の半導体膜で形成されている。
In the present embodiment, the
(カラーフィルタアレイ)
カラーフィルタアレイ7は、第1カラーフィルタ部7Aと、第2カラーフィルタ部7Bと、が交互に配列された配置で構成される。第1カラーフィルタ部7Aは、後述する第2の発光波長帯域の光の透過を遮断するように設定されている。第2カラーフィルタ部7Bは、後述する第1の発光波長帯域の光を遮断するように設定されている。これら第1カラーフィルタ部7Aと第2カラーフィルタ部7Bは、配列の縦列および横列において交互に配置されている。
(Color filter array)
The color filter array 7 includes an arrangement in which the first
(シンチレータアレイ)
図9に示すように、シンチレータアレイ8は、カラーフィルタアレイ7の上に配置されている。そして、シンチレータアレイ8は、互いに発光波長帯域が分離する(異なる)第1シンチレータ部8Aと、第2シンチレータ部8Bと、を備える。第1シンチレータ部8Aは、所定の第1の発光波長帯域を持つ。第2シンチレータ部8Bは、所定の第2の発光波長帯域を持つ。これら第1シンチレータ部8Aと第2シンチレータ部8Bは、配列の縦列および横列において交互に配置されている。そして、第1シンチレータ部8Aは、第1カラーフィルタ部7Aの上に対応して形成されている。第2シンチレータ部8Bは、第2カラーフィルタ部7Bの上に対応して形成されている。
(Scintillator array)
As shown in FIG. 9, the scintillator array 8 is disposed on the color filter array 7. The scintillator array 8 includes a
本実施の形態に係る放射線画像撮影装置20のシンチレータアレイ8を構成するシンチレータ材料は、上述の第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1におけるシンチレータアレイ5の材料と同様である。第1シンチレータ部8A、第2シンチレータ部8Bは、半球形状のレンズ構造に形成されている。図9に示すように、X線Rが第2シンチレータ部8Bに入射して第2シンチレータ部8B内の発光点Lで光が全方向に向けて拡散する。例えば、図9に示す光F15に着目すると、光F15は第2シンチレータ部8Aの表面(空気との境界面)で反射して第2シンチレータ部8Bの直下の光電変換層42側へ入射する。このように、第1シンチレータ部8A、第2シンチレータ部8Bが半球形状のレンズ構造であることに起因して、これら第1シンチレータ部8A、第2シンチレータ部8Bの直下の光電変換層42側へ光を入射させて集光させることが可能となる。
The scintillator material constituting the scintillator array 8 of the
また、図9に示す光F16に着目すると、光F16は、第2シンチレータ部8Bから外側へ抜けて隣接する画素側へ入射している。この場合、隣接する画素側では、第1カラーフィルタ部7Aで第2シンチレータ部8Bから入射した第2の波長帯域の光を遮断して隣接する画素側で光検出が行われることがない。このため、放射線画像撮影装置20では、クロストークの発生を抑制でき、撮像画像のコントラスト、解像度、検出分解能などの特性を向上できる。本実施の形態に係る放射線画像撮影装置20の他の作用、効果は、上記した第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1と同様である。なお、本実施の形態に係る放射線画像撮影装置20において、光センサアレイ4において、光電変換層42が非晶質シリコンでなる第1センサ部と多結晶シリコンでなる第2センサ部とを設定してもよい。この場合、第1センサ部の第1の検出波長帯域は、300〜500nm、第2センサ部の第2の検出波長帯域は、700〜900nmに設定することが可能である。
When attention is paid to the light F16 shown in FIG. 9, the light F16 passes through the
[その他の実施の形態]
以上、第1〜3の実施の形態について説明したが、これら実施の形態の開示の一部をなす論述および図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
[Other embodiments]
Although the first to third embodiments have been described above, it should not be understood that the description and the drawings, which form part of the disclosure of these embodiments, limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、上記の実施の形態では、光センサアレイ4を、フォトダイオード(シリコンフォトダイオード)を用いて構成したが、CCDセンサや、CMOSセンサなどの各種の光検出素子を適用してもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、隣接する画素領域の光電変換層が、互いに異なる材料種の半導体層であっても、半導体の材料種が同じで互いに不純物濃度が異なる半導体層であってもよい。上記第3の実施の形態に係る放射線画像撮影装置20では、光電変換層42を単一の半導体層で形成したが、第1の実施の形態に係る放射線画像撮影装置1のように、互いに隣接する画素領域で検出波長帯域の異なる構成の光電変換層42としてもよい。
Further, the photoelectric conversion layers in adjacent pixel regions may be semiconductor layers of different material types, or may be semiconductor layers having the same semiconductor material type and different impurity concentrations. In the
上記第1〜3の実施の形態においては、各シンチレータ部を単一の部材で形成したが、個々のシンチレータ部を複数の柱状結晶で形成してもよい。 In the first to third embodiments, each scintillator portion is formed by a single member, but each scintillator portion may be formed by a plurality of columnar crystals.
1,1A,1B,10,20 放射線画像撮影装置
2 ガラス基板(基板)
3 TFT回路部
4 光センサアレイ
4A 第1光センサ部
4B 第2光センサ部
5 シンチレータアレイ
5A 第1シンチレータ部
5B 第2シンチレータ部
6 反射膜
7 カラーフィルタアレイ
7A 第1カラーフィルタ部
7B 第2カラーフィルタ部
8 シンチレータアレイ
8A 第1シンチレータ部
8B 第2シンチレータ部
31 TFT
42 光電変換層
42A 第1光電変換層
42B 第2光電変換層
1,1A, 1B, 10,20
DESCRIPTION OF
42
Claims (8)
該基板に配置されてそれぞれ画素を構成する、た複数の光センサ部と、
それぞれの前記光センサ部に対して、一つずつ対向するように配置された、複数のシンチレータ部と、
を備え、
前記光センサ部の検出波長帯域と当該光センサ部と対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域との重なる波長領域が、互いに隣接する画素間で分離している
ことを特徴とする放射線画像撮影装置。 A substrate,
A plurality of photosensors each disposed on the substrate to constitute a pixel;
A plurality of scintillator units arranged to face each of the photosensor units one by one;
With
A radiographic imaging apparatus, wherein a wavelength region where a detection wavelength band of the optical sensor unit and an emission wavelength band of the scintillator unit facing the optical sensor unit overlap is separated between adjacent pixels.
前記光電変換層は、当該光センサ部に対して対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域の光で光電変換を行い、当該光センサ部に隣接する前記光センサ部に対して対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域の光で光電変換を行わない
ことを特徴とする請求項1に記載の放射線画像撮影装置。 The optical sensor unit includes a photoelectric conversion layer,
The photoelectric conversion layer performs photoelectric conversion with light in the emission wavelength band of the scintillator unit facing the photosensor unit, and the scintillator unit facing the photosensor unit adjacent to the photosensor unit. The radiographic image capturing apparatus according to claim 1, wherein photoelectric conversion is not performed with light in an emission wavelength band.
該カラーフィルタ部は、当該光センサ部に対して対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域の光を透過させ、当該光センサ部に隣接する前記光センサ部に対して対向する前記シンチレータ部の発光波長帯域の光の透過を遮断する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放射線画像撮影装置。 A color filter portion is provided in the optical sensor portion,
The color filter unit transmits light in the emission wavelength band of the scintillator unit facing the optical sensor unit, and the emission wavelength of the scintillator unit facing the optical sensor unit adjacent to the optical sensor unit The radiographic imaging apparatus according to claim 1, wherein transmission of light in a band is blocked.
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の放射線画像撮影装置。 The radiographic image capturing apparatus according to claim 2, wherein the photoelectric conversion layers of the optical sensor units adjacent to each other are pairs of different semiconductor layers.
ことを特徴とする請求項4に記載の放射線画像撮影装置。 The radiographic imaging device according to claim 4, wherein one of the pair of semiconductor layers is formed of amorphous silicon and the other is formed of polycrystalline silicon.
ことを特徴とする請求項4に記載の放射線画像撮影装置。 The radiographic imaging apparatus according to claim 4, wherein the pair of semiconductor layers have the same semiconductor material and different impurity concentrations.
前記シンチレータ部は前記光センサ部の上に配置され、
前記シンチレータ部には、当該シンチレータ部における前記光センサ部と反対側の方向から放射線が入射される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。 The optical sensor unit is disposed on the substrate,
The scintillator portion is disposed on the optical sensor portion,
The radiation image capturing apparatus according to claim 1, wherein radiation is incident on the scintillator unit from a direction opposite to the optical sensor unit in the scintillator unit.
前記シンチレータ部は前記反射膜上に配置され、
前記光センサ部は前記シンチレータ部の上に配置され、
前記シンチレータ部には、前記光センサ部を通過した放射線が入射される
ことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の放射線画像撮影装置。 A reflective film is formed on the substrate;
The scintillator portion is disposed on the reflective film,
The optical sensor unit is disposed on the scintillator unit,
The radiation image capturing apparatus according to claim 1, wherein radiation that has passed through the optical sensor unit is incident on the scintillator unit.
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