JP2021523374A - 高解像度、高速照射イメージングのための方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示の一方法では、高フレームレートで低ラグを提供する高解像度照射線検出の方法が提供される。
【解決手段】入射照射線からイメージを生成するためのシステムにおいて、上部電極層と、光伝導層と、一組の下部電極と、基板層と、前記一組の下部電極内に統合された一組のピクセル回路とを含み、前記光伝導層の厚さは、個々のピクセル回路のピッチよりも少なくとも３倍厚い、システムが提供される。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、イメージ検出を対象とし、より具体的には、高解像度、高速照射イメージングのための方法および装置を対象とする。

イメージング装置は、多くの場合、（アモルファスシリコン、有機半導体、アモルファスセレンなどの材料でできている）アモルファス半導体または半導体層を使用する。ピクセル化された電子読み出しアレイと統合され、Ｘ線、ガンマ線、高エネルギー電子、ベータ粒子などの照射線を使用して対象物をイメージングする。しかし、アモルファス半導体は、半導体バルク内および層間の界面での電荷トラップによるイメージ遅延（取得完了後の取得イメージの持続性として現れる）などのメモリ効果に悩まされることが特によく知られている。このトラップされた電荷のその後の不規則な放出は、イメージの遅れをさらに増大させる。

この遅れは通常、大面積の検出器の動作速度を制限または低下させる低速の読み出しに変換される。マンモグラフィトモシンセシスＸ線検出器は通常、１秒あたり１フレームを超える速度でデータを取得する必要があるため、これは問題がある。さらに、特定のセンシングピクセルの近くにトラップされた電荷により、複数のフレームにわたって隣接するピクセルでイメージが認識され、空間分解能が低下する可能性がある。

空間分解能は、多くの場合、変調伝達関数（ＭＴＦ）メトリックを使用して測定され、ＭＴＦ劣化は、小さなフィーチャサイズを解決する能力のために好まれる高解像度Ｘ線検出器を根本的に制限するのに役立つ。この電荷トラップは、さまざまなイメージングアプリケーションに影響を与える可能性がある。

マンモグラフィトモシンセシスやマンモグラフィコンピュータ断層撮影（ＣＴ）などの新しいアプリケーションでは、通常、ラグが最小限の高解像度（つまり、高ＭＴＦ）のＸ線検出器が必要である。

米国特許第９２６９８３８号

したがって、高解像度、高速照射イメージングのための新しい方法および装置が提供される。

一実施形態では、本開示は、特にマンモグラフィトモシンセシスまたはマンモグラフィコンピュータ断層撮影（ＣＴ）などの新しいイメージングアプリケーションで使用するために、低ラグで高フレームレートで動作することができる高解像度照射線検出器を対象としている。

本開示の一方法では、高フレームレートで低ラグを提供する高解像度照射線検出の方法が提供される。

入射照射線からイメージを生成するためのシステムにおいて、上部電極層と、光伝導層と、一組の下部電極と、基板層と、前記一組の下部電極内に統合された一組のピクセル回路とを含み、前記光伝導層の厚さは、個々のピクセル回路のピッチよりも少なくとも３倍厚い、システムが提供される。

別の態様では、ピッチは約２５ミクロン以下である。
さらなる態様では、一組のピクセル回路内の各ピクセル回路は、記憶コンデンサとピクセル読み出し回路を含む。
さらに別の態様では、ピクセル読み出し回路は、ＣＭＯＳ、金属酸化物、有機、またはポリシリコン半導体技術から作られている。
さらなる態様では、光伝導層は、アモルファスセレン、ペロブスカイト、有機物半導体、ＨｇＩ２、ＰｂＯ、ＰｂｌまたはＴｌＢｒから作られている。

別の態様では、上部電極層は、アルミニウム、金、クロム、または銀の層である。
別の態様では、一組の底部電極のそれぞれは、アルミニウム下部電極である。

本開示の別の態様では、高速イメージングの方法において、２５ミクロン以下のピッチサイズを有する１組のピクセル回路と、ピ前記ッチサイズの少なくとも３倍の厚さを有する光伝導層とを有する検出器を介して、１組の受信された照射線信号を感知することと、受信した照射線信号を、前記１組のピクセル回路ごとに対応する値に変換することと、を含む方法が提供される。

別の態様では、本方法は、ピクセル回路の所定のグループの対応する値をビニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）することをさらに含む。
別の態様では、本方法は、ビニングされた値をプロセッサに送信することをさらに含む。
さらに別の態様では、本方法は、対応する値をプロセッサに送信することをさらに含む。
さらに別の方法では、光伝導層は、ピクセルピッチの少なくとも５倍の厚さを有する。

次に、本開示の実施形態を、例としてのみ、添付の図面を参照して説明する。

図１ａは、照射線イメージングのためのシステムの概略図を示す。 図１ｂは、照射線検出器システムの概略図である。 図２は、図１ｂの検出器システムで使用するためのピクセルアレイの概略図である。 図３ａは、ＭＴＦ対空間周波数を示すグラフである。 図３ｂは、ＤＱＥと空間周波数を示すグラフである。 図４は、高速照射線イメージ検出の方法を概説するフローチャートである。 図５は、一組の小さなピクセルの概略図である。

本開示は、高照射線、高速イメージングおよび／または検出のための方法およびシステムを対象としている。本システムは、一対の電極層の間に挟まれた感光層を含み、この一対の電極層は、一実施形態では、上部電極層および下部電極層と見なすことができる。本システムは、基板層をさらに含む。下部電極層はさらに一組のピクセル回路を含み、各ピクセル回路はピッチｐを有する。好ましい実施形態では、感光層の厚さは、ピクセル回路のピッチｐより少なくとも３倍、好ましくは５倍大きい。

マンモグラフィ・トモシンセシスまたはマンモグラフィ・コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）などの新しく出現したアプリケーションに対して、本開示は現在のシステムに勝る利点を提供する可能性がある。マンモグラフィでは、微小石灰化の存在を検出するだけでなく、癌のバイオマーカとして機能できる形状と構造を調べるために、小さな特徴サイズを取得するときに利点がある。ＣＴおよびトモシンセシスのアプリケーションでは、患者への過度の照射線被曝と乳房圧迫に関連する不快感（トモシンセシスの場合）の両方を最小限に抑えるか減らすために、どちらも短時間で複数のフレームを取得する必要がある。本開示のシステムおよび方法は、これらの利点を提供し得る。

図１ａを参照すると、照射イメージング環境またはシステムの概略図が示されている。システム１００は、一組のＸ線ビーム１０４のセットの形態でＸ線照射を生成するＸ線照射源１０２を含み、Ｘ線照射は、現在の図では、照射線検出器システム１０８によるイメージングのため、患者の手などの対象物１０６に向かって送信される。本開示では、照射線検出器システム１０８は、好ましくは、対象物１０６のイメージを達成または生成するためのアクティブマトリックス技術に基づく大面積のフラットパネル検出器を含む。一般に、イメージングされる対象物１０６は、Ｘ線照射源１０２とＸ線撮影検出器システム１０８との間に位置する。対象物１０６を通過するＸ線は、照射線検出器システム１０８と相互作用する。

直接イメージングでは、シンチレータ１１０を必要としないような照射線検出器システム１０８内部で、Ｘ線が電荷を生成する。間接イメージングでは、Ｘ線は、照射線検出器システム１０８内の蛍光スクリーンまたはシンチレータ１１０を通過するときに光子を生成する。シンチレータには、ヨウ化セシウム（Ｃｓｌ）を含むがこれらに限定されない、さまざまな材料が考えられる。オキシ硫化ガドリニウム（ＧＯＳ）または酸化タングステンカルシウム（ＣａＷ０４）。次に、これらの間接的に生成された光子は、照射線写真検出器システム１０８内でさらに電荷を生成する。

次に、照射線写真検出器システム１０８によって生成されたイメージ１１５は、コンピュータ１１２またはコンピューティングシステムのディスプレイ１１７上で見ることができる。いくつかの照射線検出器システム１０８では、同期ハードウェア１１４は、Ｘ線源１０２と、衝突するＸ線ビームのセット１０４をサンプリングしている照射線検出器システム１０８との間の正しいタイミングを取得するために必要であり得る。

図１ｂは、照射線写真検出器システムの一実施形態の構成要素の概略図である。現在の実施形態では、照射線検出器システム１０８は、入射Ｘ線によって直接的または間接的に生成された電荷が感知および記憶されるピクセル要素の２次元マトリックスを有するアクティブマトリックスピクセルアレイ１２０を含む。各ピクセルで蓄積された電荷にアクセスするために、ゲートライン１２２は、行スイッチング制御またはコントローラ１２４によって、好ましくは順次に駆動され、アクティブマトリックスピクセルアレイ１２０の１つの行のすべてのピクセルに、蓄積された電荷をデータライン１２６に出力させる。各アクティブマトリックスピクセルアレイ１２０列の終わりで電荷増幅器１２８に結合される。電荷増幅器１２８はまた、増幅機能に加えて多重化機能を実行することができる。電荷増幅器１２８は、ピクセル電荷データをアナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）１３０に送信し、そこでアナログ信号がデジタル表現に変換される。次に、これらのデジタル表現は、制御論理１３４によって決定された時間にコンピュータ１１２への送信を待つメモリ１３２に格納される。デジタル表現の送信は、プロセッサまたは中央処理装置（ＣＰＵ）１３６によって実行され得る。

図２によると、本開示のシステムで使用するためのピクセルアレイ１２０の概略図が示されている。図２は、ピクセルアレイ内の一連の隣接するピクセルの断面図である。現在の実施形態では、ピクセルアレイ１２０は、上部電極層２００、光伝導層２０２、一組のピクセル読み出し回路２０４、下部ピクセル電極２０６を含む各ピクセル読み出し回路２０４、および記憶コンデンサおよびピクセル読み出し回路２０８、および基板層２１０を含む。下部電極２０６は、集合的に下部電極層と見なすことができる。一実施形態では、ピクセル読み出し回路、またはピクセル回路は、ＣＭＯＳのＸ線検出器の場合のように基板層に埋め込まれ得るが、それらはまた、薄膜Ｘ線検出器の場合のように基板層の上に堆積され得る。例えば、アモルファスシリコン、金属酸化物、有機またはポリシリコン半導体である。図２は、ピクセルアレイの概略図を提供するが、当業者は、下部電極層および基板層がどのように実装され得るかを理解するであろう。

図示されていないが、（参照により本明細書に組み込まれる２０１６年２月２３日に発行されたＫａｒｉｍｅｔａｌの米国特許第９,２６９,８３８号に開示されているものなど）オプションのブロッキング層は、検出器に含まれ得る。例えば、米国特許第９,２６９,８３８号に記載されているように、少なくとも１つのポリイミド層を、上部および下部電極層ならびに感光性層に隣接して配置することができる。

図２に示されているように、各下部電極の幅またはピッチは、文字「ｐ」で表すことができる。好ましい実施形態では、光伝導層２０２の厚さ「ｔ」は、下部電極のピッチｐよりも少なくとも３倍、好ましくは少なくとも５倍大きい。「ｐ」と「ｔ」の間のこの関係は、これまで知られていなかった現在のシステムに勝る利点を提供する。

１つの特定の実施形態では、薄い金層が上部電極層２００に使用され、光伝導層２０２はアモルファスセレン層であり、好ましくはアルミニウムの一組の下部ピクセル電極２０６は、結晶シリコン基板層２１０に埋め込まれた対応する記憶コンデンサおよびＣＭＯＳアクティブピクセルセンサー回路２０８を含む。

金の代わりに、上部電極層２００はまた、アルミニウム、クロム、銀または他の導電性材料であり得る。一実施形態では、ピクセルアレイ１２０は、１０００×１０００のアクティブマトリックス構成で１００万のそのようなピクセル要素を含み得るが、現在の図では、４つのピクセル要素のみが示されている。より高密度のアクティブマトリックス構成も考えられる。さらに、アクティブピクセルセンサー回路は、パッシブピクセル回路または光子カウンティングピクセル回路を含むがこれらに限定されない代替ピクセル読み出し回路によって置き換えることができる。

あるいは、ＣＭＯＳピクセルアレイまたはテクノロジーを利用する代わりに、ポリシリコン、金属酸化物、有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの小さなピクセル要素を実現できる他の高解像度トランジスタアレイテクノロジー、またはポリシリコン半導体技術を採用することができる。別の代替実施形態では、アモルファスセレンの代わりに、ペロブスカイト、有機半導体材料、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＩ２、ＰｂＯ、ＰｂｌまたはＴｌＢｒなどであるがこれらに限定されない他の大面積電子正孔照射線検出半導体材料を光伝導層２０２に使用することもできる。

より具体的な実施形態では、各ピクセル回路（または下部電極）のピッチは７．８μｍであり、それにより、全体のピクセルアレイは１ＭピクセルのＣＭＯＳピクセルアレイである。実験では、この特定のピクセルアレイは、光伝導層の厚さがピクセルのピッチの少なくとも３倍になるように、さまざまな厚さ（通常は２０ｕｍ以上）のアモルファスセレン光伝導層と統合された。

実験を通して、この実施形態は、５ｆｐｓ以上で最小の遅延を伴うイメージングが存在することを示した。これは、これまで知られていなかった利点である。さらに、この実施形態を使用すると、ナイキスト周波数に近い高いＭＴＦ値と、量子ノイズが制限されたイメージングを意味する優れた検出量子効率が達成された（図３のグラフを参照）。以下に概説するように、「ｔ」と「ｐ」の間のさまざまな比率のさらなるテストも実行された。

さらなる実験では、５．５ミクロンから２５ミクロンの範囲のサイズのピクセルピッチを持ち、２０から２００マイクロメートル以上の厚さの光伝導層を備えたＣＭＯＳピクセルアレイでテストが実行された。各実験において、試験された実施形態のそれぞれにおいて、遅れに対する「近接場効果」の有益な効果があったことが注目された。理解されるように、これらの実施形態のそれぞれにおいて、光伝導層は、ラグを低減するために、ピクセルピッチよりも少なくとも３倍、好ましくは少なくとも５倍厚かった。光伝導層の厚さがピクセルピッチの約３倍である実施形態では、いくらかの遅れがあった（通常、最初のフレームの後、最大３％）。通常は有益ではないが、いくつかの用途では、少しの遅れが許容できる場合があり、したがって、本開示のシステムは、光伝導層の厚さとピッチとの間の少なくとも３の比率で機能し、ピクセルのピッチが約２５ミクロン以下である小さいピクセルとして見られ得ることが理解される。

対照的に、より大きなピクセルサイズ（７０または８５ミクロン）および０．３から１ｍｍの範囲のセレンまたは光伝導層を有する市販のアモルファスセレンＴＦＴピクセルアレイ検出器は、過度の最初のフレームラグ（＞５％）に悩まされ続けている）および低フレームレート（＜１ｆｐｓ）。これらの実験から、本開示の実施形態の「近接場効果」の利点は、より大きなピッチを有するピクセルよりも、より小さなピッチ（２５ミクロン以下）を有するピクセルに対して、ラグ低減およびＭＴＦ改善においてより大きな利益を提供することが分かる。

開示された実施形態はまた、カリムらに２０１２年３月６日に発行された米国特許第８，１２９，６８８号に開示されるような単極電荷感知フリッシュグリッドアプローチを組み込むことによって、改善された走査および読み出し時間を達成するように拡張され得る。これは、参照により本明細書に組み込まれる。

複数の隣接するピクセルを一緒にビニングして、より大きなピクセルを人為的に作成することができ、それは、低い照射線被曝でさえ、より高いＳＮＲをもたらすことができることが知られている。ビニングは、複数の隣接するピクセルからのデータを（ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアのいずれかを介して）単一の「より大きな」ピクセル要素に集約して、信号が直線的に増加する一方で、独立したソースからのノイズが直角位相で（つまり、平方根関数として）増加するため、ピクセルのＳＮＲを改善する方法である。

ここで、速い読み出し時間を維持しながら高いＳＮＲを達成するために開示された小さなピクセル検出器を操作する１つのユニークな方法は、低いラグと高いＭＴＦパフォーマンスで高速イメージ取得を達成するための「近接場効果」の恩恵を受けながら、小さいピクセルをビニングして高いＳＮＲを達成することを含む。ここで、イメージデータは、光伝導層の厚さがピクセルピッチの少なくとも３倍（しかし好ましくは５倍）である小さなピクセル要素を使用して取得される。ビニングされたピクセル要素を使用して人工的に構築された「より大きな」ピクセルから、高いＳＮＲイメージを取得できる。同等の大きなピクセル検出器は高いＳＮＲを達成できるが、前述のように、イメージ取得プロセス中にイメージの遅延とＭＴＦの低下が発生する。そのため、現在の大きなピクセル検出器は高速または動的なアプリケーションには適していないが、開示されている小さなピクセル検出器は、適切なピクセルピッチ（検出器の厚さの形状とビニング）を持つ小さなピクセル要素を使用してイメージを取得してデータをビニング後にＳＮＲを改善することにより、高速動作と高いＳＮＲの両方を実現できる。

マンモグラフィトモシンセシスまたはマンモグラフィＣＴの場合、ピッチ２５ｕｍのピクセル電極を厚さ２５０ｕｍのセレン層とともに使用して、Ｘ線量子効率の損失を最小限に抑えながらＸ線データを連続的に高速に取得できる。ＳＮＲを維持し、患者へのＸ線線量を低減または最小化するために、データを取得する前または後に、ピクセルを５０ｘ５０ｕｍの「大きい」ピクセルまたは７５ｕｍｘ７５ｕｍの「大きい」ピクセルにビニングできる。したがって、本開示の検出器は、スクリーニングおよび診断マンモグラフィで使用するための領域検出器、ライン検出器、またはスロット走査検出器として潜在的に構成することができる。同じアプローチが、肺がんのスクリーニングとトモシンセシスにも適用できる。

図４によると、高照射線検出の方法の概要を示すフローチャートが示されている。最初に、入射光子はイメージングされる対象物に向けられる。対象物に向けられた光子から生じる信号は、本開示のシステム（４００）によって捕捉または取得される。理解されるように、光子は、個々のピクセル回路（好ましくは２５μｍ以下のピッチを有する）によって捕捉され、次いで、一組の読み出し電子機器を介して送信される。受信した光子は、生データとして表示される場合もある。理解されるように、光伝導層の厚さは、個々のピクセル回路のピッチよりも少なくとも３倍、好ましくは少なくとも５倍大きい。個々の「小さい」ピクセル回路のそれぞれから信号を受信した後、これらの信号は、次に、対応する値（４０２）に変換され、次に、これらは、個々のピクセル回路のそれぞれに関連付けられる。

次に、隣接するピクセルの値を一緒にビニング（または加算）することができる（４０４）。値をビニングすると、これらの小さいピクセルを大きいピクセルとして表示できる。一緒にビニングするピクセルの選択は、好ましくは事前に決定されている。たとえば、図５に概略的に示すように、４つのピクセルのグループを選択し、それらの値をビニングすることができる。これにより、小さなピクセル（５００）の８ｘ８グリッドは、大きなピクセル（５０２）の４ｘ４グリッドとして表示される。ピクセルの各所定のグループの値が一緒にビニングされた後。あるいは、隣接するピクセルのペアを選択し、それらの値をビニングすることもできる。理解されるように、ピクセルは、任意の数の方法でグループ化することができる。

値のビニングは、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１５／４３４，７１２号に開示された方法などであるがこれらに限定されない、任意の数の方法で実行することができる。

次に、ビニングされた値は、プロセッサなどに送信され（４０６）、その結果、ビニングされた値からイメージを生成することができる（４０８）。理解されるように、このイメージは、好ましくは、２次元（２Ｄ）または３次元（３Ｄ）イメージである。

信号はビニングされる場合があるが、個別の「小さな」ピクセル回路のそれぞれの生の値はまた、それらが４０２で計算された後に送信され得る（４１０）。次に、これらの生の値は、伝搬ベースの位相差イメージングまたは標本イメージなどであるがこれらに限定されない他のアプリケーションに使用することができる。

本開示のシステムの１つの利点は、より小さなピクセルが使用されるので、受信された生データを１つのイメージングアプリケーションに使用でき、複数のピクセル要素の生データのビニングにより、異なるイメージングアプリケーションがビニングされた値を使用することができる。したがって、Ｘ線または光子の１回の照射は、少なくとも２つの異なる用途に使用できる。つまり、患者は、同じ数のイメージを取得するために、現在のシステムよりも少ないＸ線照射を受けることができる。

生データの１つの用途は、乳房イメージング用の位相差Ｘ線である。現在、位相コントラストＸ線イメージングは、磁気共鳴イメージ法（ＭＲＩ）に似た高コントラストで軟組織をイメージングできるモダリティ（医学用撮像装置）として認識されている。位相差イメージングには多くのアプローチがある。ただし、伝搬ベースの位相差Ｘ線イメージングとして知られる最も単純なアプローチは、システムレベルの課題のため、シンクロトロンラボでのアプリケーションにのみ制限されている。現在利用可能な大きなピクセルサイズのＸ線検出器では、必要な位相差を実現するために、検出器を対象物から遠くに配置する必要がある。ただし、距離が長いと、妥当な時間内にイメージを取得するために、強力なＸ線源と対象物（または患者）への大きなＸ線照射が必要になる。高出力Ｘ線源はシンクロトロンでのみ利用可能であるため、伝搬位相差Ｘ線はそれらの施設のみに限定される。

本開示の一実施形態では、小さなピクセル要素（例えば、１０μｍ未満）を有する検出器が使用される場合、伝搬ベースの位相差イメージングを使用するエッジ強調イメージは、はるかに短い距離で取得できるため、対象物への線量低減とともに高速取得が可能になり、生物学的対象物に有益である。追加の利点の１つは、エッジ強調位相コントラストＸ線イメージデータを減衰データと同じスキャンで取得できることである。さらに、すべての生データをリアルタイムで迅速に取得でき、ラグとＭＴＦの低下を最小限に抑えるか減らすことができる。ビニングされたデータ（上記で開示されたものなど）は、従来の減衰ＣＴイメージに使用でき、ビニングされていない（または生の）データは、エッジが強調された位相差Ｘ線ＣＴイメージを提供する。必要に応じて、２次Ｘ線露光を実行して（探索的減衰ＣＴスキャンが何らかのコンテキストを提供した後）、選択した範囲の投影角度または領域で、より高いＳＮＲ、より高いコントラスト、位相差エッジ強調イメージの追加セットを取得できる。興味を持っている。さらに、本開示のシステムは、産業、獣医、科学および生命科学のイメージングのためのマイクロＣＴおよび位相差マイクロＣＴなどの他の用途に適用され得る。開示された検出器および方法は、伝搬ベースの位相差Ｘ線イメージングだけでなく、符号化開口位相差イメージングを含む他の位相差イメージング方法にも適用できることを理解されたい。

別の実施形態では、本開示は、透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）用途における高エネルギー電子のイメージングにも適用することができる。アモルファスセレンは、現在の単結晶シリコン技術と比較して原子番号と密度が高いため、電子の停止力が大きく、低エネルギーの電子ビームでも高いＳＮＲが得られる。低エネルギー（４０から８０ｋｅＶ）の電子ビームをイメージングできることで、生物学的サンプルの高コントラストイメージングが長期間可能になる可能性がある。これは、現在のシリコンＴＥＭ検出器では不可能である。生体サンプルの寿命が長いため、イメージングには低ｋｅＶビームが適している。これは、たとえば、極低温電子顕微鏡（ｃｉｙｏ−ＥＭ）アプリケーションで利点がある。スキャン速度、イメージラグ、ＭＴＦを改善するための非常に小さなピクセル要素の利点は、高解像度、高コントラストのイメージが望ましく、特に生体サンプルの場合、サンプルのスキャン時間を最小限に抑える必要があるＴＥＭにも同様に当てはまる。

実験
上記のように、「近接場効果」は、「近接場効果」によって克服できるソースからの遅延とＭＴＦ劣化に苦しむ半導体が適切に選択された場合、積分モード照射検出器の遅延とＭＴＦ性能を改善することによってアモルファス半導体に利益をもたらす可能性がある。たとえば、アモルファスセレンでは、電子がラグの主な原因であるため、「近接場効果」を使用して電子から電流信号を分離することに焦点を当てると、ラグの改善が得られる可能性がある。

実験では、適度な光伝導層の厚さを維持しながら、光伝導層の厚さの５倍未満になるように、ピクセル要素のサイズまたはピッチを縮小した。アモルファスセレン半導体層と相補型金属酸化物半導体［ＣＭＯＳ］ピクセルアレイの２つの技術を統合することにより、より小さなサイズのピクセル要素が生成された。他の材料が企図され得ることが理解されるであろう。小さなピクセルを可能にする能力のために、ＣＭＯＳ技術が選択された。これは、アモルファスシリコンＴＦＴピクセルアレイでは困難である。さらに、ＣＭＯＳ技術は、アモルファスシリコンＴＦＴ技術（ノイズは通常１０００電子）とは異なり、電子ノイズが非常に低く（１００電子程度）、ピクセル信号対ノイズ比（ＳＮＲ）の向上に役立つ。

ピクセルサイズの減少に関連する１つの課題は、各ピクセルで検出された照射信号に比べて量子ノイズが大きくなり、ピクセルの信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が低下することである。量子ノイズの問題を克服するには、読み取り可能なイメージを取得するために追加の照射線が必要である。そのため、小さなピクセル要素のＸ線検出器は今日では一般的ではない。これは、小さなピクセルではＳＮＲが低下し、高いＳＮＲを達成するために追加の露光が必要になることにより、例えば、マンモグラフィスクリーニングや小動物のイメージングにおける、生物的対象に対する危険性を増大させる。対照的に、産業用マイクロコンピュータ断層撮影（マイクロＣＴ）イメージングでは、対象物検出器の配置に単純な幾何学的倍率を利用し、照射線量を増やすことで、より高解像度のＸ線イメージが日常的に得られることにより、大型のピクセル検出器の利用を可能にして高解像度イメージを取得することができるようになる。

本開示は、好ましい実施形態およびその特定の例を参照して本明細書に例示および説明されているが、他の実施形態および例が同様の機能を実行し、および／または同様の結果を達成し得ることは当業者には容易に明らかである。そのような同等の実施形態および例はすべて、本開示の精神および範囲内にある。

前述の説明では、説明の目的で、実施形態の完全な理解を提供するために多くの詳細が示されている。しかしながら、これらの特定の詳細が必要とされない場合があることは当業者には明らかであろう。他の例では、理解を曖昧にしないために、よく知られた構造がブロック図の形で示され得る。例えば、本明細書に記載の実施形態の要素が、ソフトウェアルーチン、ハードウェア回路、ファームウェア、またはそれらの組み合わせとして実装されるかどうかに関して、特定の詳細は提供されない。

本開示の実施形態またはその構成要素は、機械可読媒体（コンピュータ可読媒体、プロセッサ可読媒体、またはコンピュータで実施可能な読み取り可能なプログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体とも呼ばれる）に格納されたコンピュータプログラム製品として提供または表現することができる。機械可読媒体は、ディスケット、コンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、メモリ装置（揮発性または不揮発性）、または同様のストレージメカニズムを含む任意の実体的な媒体でもよい。機械可読媒体は、命令、コードシーケンス、構成情報、または他のデータの様々なセットを含むことができ、実行されると、プロセッサまたはコントローラに、本開示の一実施形態による方法のステップを実行させる。当業者は、記載された実装を実施するために必要な他の命令および操作もまた、機械可読媒体に記憶され得ることを理解するであろう。機械可読媒体に記憶された命令は、プロセッサ、コントローラ、または他の適切な処理装置によって実行することができ、説明されたタスクを実行するために回路とインターフェースをとることができる。

Claims (13)

1. 入射照射線からイメージを生成するためのシステムにおいて、
   上部電極層と、
   光伝導層と、
   一組の下部電極と、
   基板層と、
   前記一組の下部電極内に統合された一組のピクセル回路とを含み、
   前記光伝導層の厚さは、個々のピクセル回路のピッチよりも少なくとも３倍厚い、システム。
2. 前記ピッチが約２５ミクロン以下である、請求項１に記載のシステム。
3. 前記一組のピクセル回路内の各ピクセル回路が、
   記憶コンデンサと、
   ピクセル読み出し回路と
   を含む、請求項１に記載のシステム。
4. 前記ピクセル読み出し回路が、ＣＭＯＳ、金属酸化物、有機、またはポリシリコン半導体技術から作られている、請求項３に記載のシステム。
5. 前記光伝導層が、アモルファスセレン、ペロブスカイト、有機半導体、ＨｇＩ２、ＰｂＯ、Ｐｂ１またはＴｌＢｒから作られている、請求項１に記載のシステム。
6. 前記上部電極層がアルミニウム、金、クロム、または銀の層である、請求項１に記載のシステム。
7. 前記一組の下部電極のそれぞれがアルミニウム下部電極である、請求項１に記載のシステム。
8. 前記ピクセル読み出し回路がアクティブピクセルセンサ、パッシブピクセルセンサ、または光子カウンティングピクセル回路である、請求項３に記載のシステム。
9. 高速イメージングの方法において、
   ２５ミクロン以下のピッチサイズを有する１組のピクセル回路と、ピ前記ッチサイズの少なくとも３倍の厚さを有する光伝導層とを有する検出器を介して、１組の受信された照射線信号を感知することと、
   受信した照射線信号を、前記１組のピクセル回路ごとに対応する値に変換することと、
   を含む方法。
10. 前記ピクセル回路の所定のグループの対応する値をビニングすることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記ビニングされた値をプロセッサに送信することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. 
    前記対応する値をプロセッサに送信することを更に含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記光伝導層が、前記ピクセルピッチの少なくとも５倍の厚さを有する、請求項９に記載の方法。

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